La production et l'application des fragments d'anticorps - Plus petits, mais plus spécifiques
Par Sino Biological


Auteur : Sino Biological - www.sinobiological.com

Les anticorps sont des systèmes de défense modulaires qui identifient et neutralisent les corps étrangers comme les bactéries et les virus. Chaque anticorps peut reconnaître spécifiquement un antigène, grâce à leurs sites de liaison présents à leur surface. De plus, les anticorps sont reconnus comme des molécules de routine dans de nombreux domaines thérapeutiques autres que l'oncologie et l'inflammation. D’autre part, les scientifiques sont intéressés davantage par les régions variables dans le but de trouver une meilleure spécificité. Les fragments d'anticorps, notamment les Fab, les scFv et les VHH, conservent toute leur capacité de liaison à l'antigène et des propriétés importantes pour la recherche, le diagnostic et les applications thérapeutiques. Les fragments sont particulièrement utiles dans les applications où la liaison à l'épitope est suffisante pour obtenir l'effet désiré. Par exemple dans les applications thérapeutiques, telles que la neutralisation des virus ou le blocage des récepteurs.

Le fragment de liaison à l'antigène (Fab) est une zone de l'anticorps qui se fixe aux antigènes. Ce fragment est composé d'un domaine constant et d'un domaine variable pour chacune des chaînes, lourde et légère. Le domaine variable contient le paratope (le site de liaison à l'antigène), comprenant un ensemble de régions déterminant la complémentarité (CDR)à l'extrémité amino-terminale du monomère. Chaque bras du Y se fixe ainsi à un épitope sur l'antigène. Chaque fragment de liaison (Fab) a un poids moléculaire d'environ 50 kDa et présente un seul site de liaison à l'antigène.

Chaque fragment variable à chaîne unique (scFv) a une masse moléculaire d'environ 25 kDa et consiste en des domaines des chaînes lourdes (VH) et légères (VL) séparés par un espaceur d'acides aminés court et flexible. Le scFv n'est pas réellement un fragment d'anticorps, mais plutôt une protéine de fusion des régions variables des VH et VL des immunoglobulines, reliées par un peptide de liaison court de 10 à environ 25 acides aminés. Le lieur est généralement riche en glycine pour la flexibilité, ainsi qu'en sérine ou en thréonine pour la solubilité. Il peut connecter l'extrémité N-terminale de la VH à l'extrémité C-terminale de la VL, ou vice versa. Cette protéine conserve la spécificité de l'immunoglobuline originale, malgré l'élimination des régions constantes et l'introduction du lieur.

Un anticorps à domaine unique (sdAb), également appelé nanocorps ou VHH, est un fragment d'anticorps constitué d'un seul domaine d'anticorps variable monomérique. Comme un anticorps complet, il est capable de se lier de façon sélective à un antigène spécifique. Avec une masse moléculaire de seulement 12-15 kDa, les SdAb consistent en un domaine VH ou VL avec seulement trois des six CDR de l'anticorps parent, et sont remarquablement stables dans des conditions difficiles de température, de pression et de produits chimiques dénaturants.

Les nanocorps scFv et VHH peuvent tous les deux être liés au fragment Fc de l'espèce souhaitée, tout en conservant leur spécificité et leurs propriétés de liaison.

Les fragments d'anticorps Fab, scFv, et VHH sont de taille inférieure à l'anticorps complet. Cette propriété leur permet de se fixer à des épitopes, auxquels les anticorps complets ne peuvent accéder. La plus petite taille de ces fragments peut contribuer à à réduire la diffusion et donc le contraste des images.

Dans le contexte des applications thérapeutiques, une faible masse moléculaire signifie également une pénétration plus efficace et une clairance plus rapide. Les fragments permettent également une meilleure pénétration dans les tissus dans certaines utilisations thérapeutiques qui pourrait induire l'expression de l'anticorps fonctionnel et sa fusion dans des bactéries, et permettre son affichage sur des phages filamenteux. En outre, la combinaison de petites molécules d'anticorps avec des systèmes de production microbienne efficaces peut finalement conduire à la production d'une protéine homogène en quantité suffisante à des usages diagnostiques et thérapeutiques, ainsi que des études structurelles.

À ce jour, il existe plusieurs voies pour synthétiser artificiellement un fragment d'anticorps. Plusieurs fragments d'anticorps fonctionnels se liant à l'antigène peuvent être fabriqués par protéolyse d'anticorps (digestion à la papaïne, digestion à la pepsine ou autres approches enzymatiques), donnant des domaines Fab, Fv ou simples (Figure1).

Au cours de la dernière décennie, les progrès de la technologie des anticorps recombinants ont grandement facilité la manipulation génétique des fragments d'anticorps. Tous les gènes cibles peuvent désormais être clonés et exprimés avec succès sous forme de fragments dans divers systèmes d'expression, tels que les bactéries, les cellules de mammifères, les levures, les plantes et les cellules d'insectes. L'un des avantages de cette technologie est qu'elle permet de conserver l'intégrité du site de liaison à l'antigène (le paratope), tout en réduisant la taille moléculaire de l'anticorps. De nombreux travaux sur la production de fragments d'anticorps se sont concentrés sur Escherichia coli en tant que système d'expression. Le coût de la fermentation microbienne est inférieur à celui de la culture cellulaire de mammifère, mais les bactéries n'ont pas la capacité d'assembler efficacement des protéines multimériques et de procéder à des modifications post-traductionnelles.

Anticorps et son fragment Fab
Anticorps complet :



Fragment Fab :



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