Cáncer

El cáncer es una patología celular que agrupa diversos orígenes. Su fisiopatología es difícil de describir, ya que involucra distintas entidades clínicas³¹; a pesar de esto, ha sido posible un consenso de principios comunes entre estas³². El cáncer inicia cuando las células se dividen de forma anormal y descontrolada, lo que conlleva a la formación de agregados que representan un crecimiento dañino para los tejidos adyacentes y alteran la fisiología normal del organismo³¹. Este proceso puede afectar a los demás tejidos del cuerpo, causando metástasis y la muerte³³. Actualmente se siguen buscando diferentes potenciales terapéuticos tanto para el diagnóstico como para la terapia del cáncer; un ejemplo de esto es el uso de los nAbs. La eficacia terapéutica de estos está respaldada por diferentes experimentaciones sobre adhesión y migración celular, perturbación de vías de señalización, angiogénesis y proliferación celular. Por ejemplo, existen tumores de difícil acceso que pueden ser visualizados por medio de imágenes moleculares debido a la acumulación homogénea de los nAbs, lo que permite la detección de biomarcadores cancerígenos³⁴. Estas son moléculas asociadas a mutaciones genéticas o alteraciones epigenéticas que determinan la predisposición de un individuo a diferentes tipos de cáncer¹².

Una ventaja de los nAbs es su pequeño tamaño que permite una penetración tumoral más homogénea y profunda³⁴, además de facilitar la unión a antígenos localizados en tejidos difícilmente accesibles³⁵, por ejemplo, atravesar la barrera hematoencefálica (BHE)³⁶. Una desventaja de los nAbs es su corta vida media in vivo³⁴. Sin embargo, su tamaño ha sido fundamental para los mecanismos que utilizan estas moléculas en la terapia y diagnóstico del cáncer. Los nAbs son capaces de inhibir la proliferación de células tumorales, puesto que actúan contra las proteínas de superficie de dichas células, lo cual altera su funcionamiento e induce a la apoptosis debido al bloqueo de la señalización a través de un receptor de factor de crecimiento³⁷.

Aunado a lo anterior, cuando los nAbs están dirigidos a tumores, se pueden unir a los antígenos de manera muy similar a como lo hacen los Abs convencionales, la diferencia radica en que los nAbs son capaces de acceder a epítopos que no son reconocidos por los Abs³⁸.

En los estudios preclínicos es necesario recalcar las aplicaciones de estas moléculas, un ejemplo es el uso de alpacas inmunizadas contra la α-fetoproteína (AFP), la cual es producida por diversos tumores como carcinoma hepatocelular y hepatoblastoma. En estudios previos, se seleccionaron nAbs específicos para la AFP y los resultados demostraron que presentan alta solubilidad, reproducibilidad y afinidad. De esta forma, se evidencia que un inmunoensayo mediado por nAbs brinda futuras aplicaciones para detectar biomarcadores de cáncer¹².

Actualmente existen nAbs disponibles para dianas tumorales específicas, por ejemplo, en cáncer de mama se evaluó un nAbs conocido como CAPNb2 en un modelo animal de ratones desnudos. La sobreexpresión del componente del citoesqueleto de actina (CapG) se ha relacionado con la diseminación de las células tumorales en este tipo de cáncer. De esta forma, se estudió la propagación de las células cancerígenas después de administrar los CAPNb2 contra el CapG humano. Este estudio demostró que CAPNb2 interactúa con CapG en el espacio citoplasmático, restringe la migración celular e impide la formación de lesiones metastásicas en los modelos animales estudiados. A partir de estos hallazgos, se ha promovido una iniciativa para el diseño de fármacos utilizando CAPNb2, pues la inhibición del CapG disminuye de forma significativa la metástasis del cáncer de mama¹³.

Por otro lado, el glioblastoma (GMB) es el cáncer de cerebro más agresivo que existe, además de ser incurable, se caracteriza por expresar proteínas específicas, así como el receptor de quimiocinas US28, que conducen a vías de señalización inflamatorias y proliferativas. Por esta razón se desarrollaron nAbs dirigidos al receptor US28 capaces de unirse a su dominio extracelular, lo cual altera el crecimiento tumoral in vitro. En este estudio se enfatiza el potencial terapéutico de los nAbs para el tratamiento de GMB¹⁴.

Actualmente, en el Hospital de Cáncer Henan se desarrolla un estudio clínico que se encuentra en período de reclutamiento de pacientes. El objetivo es evaluar el funcionamiento de células CAR-T productoras de nAbs biespecíficos para CD19 y CD20, antígenos presentes en el linfoma de células B. Las CAR-T son capaces de disminuir la recurrencia del linfoma en pacientes con recaídas; sin embargo, el estudio aún no ha finalizado¹⁵. Por tanto, sería deseable que se desarrollaran más estudios clínicos, ya que los nAbs han evidenciado un potencial terapéutico realmente significativo en cáncer.

Hepatitis

Los virus de la Hepatitis B (VHB) y C (VHC) pueden llegar a causar la muerte del paciente tras una infección persistente. El VHB se caracteriza por ser un virus ADN, mientras que el VHC es de tipo ARN y ambos tienen la posibilidad de causar infección tanto en humanos como en chimpancés³⁹. La forma de transmisión es por contacto con sangre o fluidos corporales infectados⁴⁰. Esta enfermedad tiene ciertos niveles de afectación crónica en el hígado y con el progreso puede desarrollar fibrosis y carcinoma hepatocelular⁴¹.

La explicación de la fisiopatología de la hepatitis no es sencillo, incluso los receptores de ambos virus no están completamente estudiados, pero se conoce que los hepatocitos son el principal sitio de infección debido a que cuando el virus ingresa al organismo, los polipéptidos de su envoltura interactúan con su membrana celular³⁹. Actualmente, más de 170 millones de personas están afectadas por el VHC de manera crónica, por esta razón, es necesario desarrollar terapias novedosas para su tratamiento⁴².

Los recientes estudios con nAbs han demostrado su poder inhibitorio sobre la replicación del VHC y su capacidad de reducir el ARN viral en el interior de los hepatocitos. Además, los nAbs penetrables participan en la respuesta inmune innata de la supresión viral y toleran las mutaciones del VHC.

Se realizó un estudio donde el evaluó el uso de los nAbs como posible tratamiento de infecciones por VHC. Los Abs se obtuvieron a partir de E. coli como sistema de expresión y su capacidad de penetración en las células hepáticas humanas se demostró mediante un ELISA. El mecanismo de penetración e inhibición es complejo, pero se determinó que con los nAbs es posible desarrollar agentes inmunoterapéuticos sumamente eficientes para pacientes infectados¹⁶. Este estudio es el único que respalda el uso de los nAbs en esta patología, lo que motiva y justifica la importancia de darle continuidad a esta investigación en otras ramas de la enfermedad u otros mecanismos mediante los cuales los nAbs podrían inhibir la replicación del VHC.

Alzheimer

La EA es el trastorno neurodegenerativo más importante que afecta la corteza cerebral⁴³ y se caracteriza por una acumulación de depósitos de proteínas tau y amiloides en el cerebro⁴⁴. Los paciente con EA sufren una pérdida progresiva de la función cognitiva que inicia con un déficit de memoria, conforme avanza la enfermedad se presentan alteraciones del lenguaje, pérdida de la independencia y problemas cognitivos mayores y cada vez más limitantes. En la etapa terminal los pacientes pueden presentar delirio, razonamiento alterado, rigidez e incapacidad de realizar por sí mismos sus funciones básicas⁴³.

Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), el número de enfermedades neurodegenerativas se va a triplicar en los siguientes 30 años, por lo que ha surgido la necesidad de buscar terapias efectivas para la prevención y tratamiento de estas, como es el uso de nanopartículas⁴⁵.

Los VHH tienen un gran futuro para el diagnóstico de imágenes moleculares in vivo, debido a que son muy específicos para su antígeno diana, son estables en el tiempo y difunden fácilmente en los tejidos. Además, se pueden humanizar de manera sencilla sin perder sus propiedades. Se ha logrado demostrar que existen VHH con capacidad de atravesar la BHE, por lo que parecen ser una herramienta prometedora para el desarrollo de biomarcadores intracerebrales¹⁷.

En el año 2017 se realizó un estudio sobre el uso de los VHH en análisis de la EA por resonancia magnética. Se utilizó el VHH conocido como R3VQ, capaz de atravesar la BHE y con especificidad por los depósitos de β-amiloide, lesiones características de la EA. Se utilizó E. coli para la expresión del R3VQ con una etiqueta 6-histidina en la región carbono terminal, lo cual permite el reconocimiento de los depósitos de β-amiloide mediante técnicas inmunohistoquímicas en el modelo animal utilizado. También, se desarrollaron agentes de contraste para la detección de depósitos de β-amiloide mediante resonancia magnética en los modelos animales¹⁷.

En el 2016 se realizó un estudio sobre el posible uso de nAbs de un solo dominio de camélidos como una herramienta para la obtención de imágenes in vivo de dianas cerebrales intracelulares y extracelulares. Para ello, se utilizaron dos nuevos VHH capaces de reconocer específicamente los depósitos de los ovillos neurofibrilares de proteínas tau intracelulares y amiloides extracelulares. Se utilizaron ratones con lesiones por depósitos de proteína β-amiloide y se les administró VHH en la corteza frontal; posteriormente, se recolectaron muestras de tejido cerebral para el posterior análisis histológico⁵. Otros animales recibieron VHH conjugado con Alexa Fluor^Ⓡ y se realizaron los análisis correspondientes mediante microscopía confocal láser de barrido.

Los hallazgos obtenidos demuestran que VHH-E9 con un punto isoeléctrico básico atraviesa de manera pasiva la BHE, ingresa en el parénquima cerebral y se une a los astrocitos. En el estudio se concluyó que los VHH pueden ser utilizados como sondas específicas para dianas cerebrales localizadas a nivel intracelular y extracelular, lo que respalda su uso como una nueva herramienta de diagnóstico en neurología⁵.

En el 2015 se estudió la inhibición de la actividad de la enzima β-secretasa (BACE1) mediada por los VHH. Se observó una menor producción y acumulación de la proteína β-amiloide, relacionado con la disminución del progreso de la EA. En un ensayo con células de neuroblastoma se evidenció el efecto inhibitorio de los VHH-B3 sobre la BACE1 y en un ensayo in vivo, el VHH-B3 disminuyó los niveles de β-amiloide en cerebro y plasma. Por esta razón, los VHH son considerados una estrategia terapéutica prometedora para disminuir la progresión de la EA, además, podrían ser utilizados para ayudar a comprender mejor el papel de la BACE1 en la EA¹⁸.

La administración de VHH anti-BACE1 mediante virus adenoasociados (AAV) demostró disminuir la cantidad de β-amiloide en un estudio preclínico realizado en ratones con la EA. Los VHH suelen tener una difusión limitada a través de la BHE porque se eliminan rápidamente del parénquima, por lo que se utilizó AAV como vector para dirigir la entrega al sistema nervioso central (SNC). En un modelo animal de ratón con amiloidosis cerebral se observó una disminución importante en los niveles de β-amiloide después de la administración de una dosis única de VHH-B9 en el SNC. Con esto, se demostró la posibilidad de de combinar los VHH con vectores virales para dirigirse a una proteína diana localizada en el SNC¹⁹.

Parkinson

Se considera la enfermedad de Parkinson como la segunda causa de neurodegeneración crónica progresiva, que se relaciona con un declive o empeoramiento de las neuronas dopaminérgicas encontradas en las sustancia nigra pars compacta. Como consecuencia, los pacientes sufren de síntomas como temblores en reposo, postura inestable, afectación gastrointestinal, afectación del sueño, y alteraciones cognitivas y bradicinesia, que se presentan ante un grado importante de degeneración neuronal. Por lo general, el inicio y detección de la enfermedad se da alrededor de los 60 años, pero puede afectar a pacientes más jóvenes.^{(46, 47,48, 49)}

El declive neuronal puede estar asociado a una disfunción mitocondrial o a la agregación de la proteína α-sinucleína (α-Syn)⁵⁰, la cual tiene un papel importante en la liberación de neurotransmisores⁵¹. Debido a la degeneración de las neuronas dopaminérgicas, se reduce la liberación de dopamina en el cuerpo estriado. Por esta razón los circuitos neuronales en los ganglios basales se ven afectados, lo que resulta en disminución de la función dopaminérgica y pérdida del control del movimiento⁴⁸.

En un estudio sobre la enfermedad de Parkinson, se evidenció que el nAbs bifuncional llamado VH14PEST es capaz de contrarrestar los efectos tóxicos de la α-Syn y posee efectos proteostáticos heterólogos²⁰. La α-Syn posee un componente no amiloide (NAC), que tiene una región de interacción hidrofóbica esencial para la agregación de esta proteína neuronal⁵². En otro estudio se demostró la capacidad de los nAbs para reducir la toxicidad de la α-Syn al inhibir la formación de fibrillas, lo que provoca, mediante la unión del nAbs, una conversión conformacional de oligómeros de la α-Syn de alta estabilidad a una conformación menos estable. Ambos estudios sugieren el mismo resultado pero con mecanismos diferentes que podrían ser relevantes en términos terapéuticos²¹.

En otra investigación se realizó un modelo animal basado en la sobreexpresión de la α-Syn donde se administraron dos nAbs orientados selectivamente a la proteína con el fin de comparar su potencial terapéutico. Los nAbs utilizados son el VH14-PEST donde PEST es la región del NAC y NbSyn87-PEST donde PEST es la región C terminal de la proteína. Se mostró que los dos nAbs poseen actividad contra la α-Syn y que el VH14-PEST es capaz de sostener el tono dopaminérgico²².

Todo lo precedente hace referencia a estudios preclínicos indispensables para investigar el posible potencial terapéutico de las diferentes tecnologías, en este caso los nAbs. Sin embargo, no se encontraron reportes de estudios clínicos vigentes ni en periodo de reclutamiento que permitan evidenciar el potencial terapéutico en humanos o que promuevan el desarrollo de algún fármaco para el tratamiento de la enfermedad de Parkinson a base de nAbs.

Diarrea

La diarrea se define como el aumento en la frecuencia de las deposiciones que puede llegar a ser de tres o más al día, además de cambios en la consistencia de las heces, que por lo general pasan a ser blandas o líquidas. Puede clasificarse según su duración como aguda, cuando se da por menos de 14 días, y persistente o crónica si sucede por encima de dos semanas⁵³. Se señala el exceso de contenido líquido en las heces como el mecanismo más frecuente de diarrea crónica⁵⁴. Asimismo, se atribuyen a las diarrea aguda distintas causas, entre las que se encuentran: infecciones por microorganismos o por intoxicación alimentaria, asociada a fármacos o sustancias tóxicas, intolerancia a alimentos, entre otros; además, cualquier causa de diarrea crónica puede manifestarse de manera aguda en las primeras semanas⁵⁵. Las diarreas se pueden agrupar con distintos nombres de acuerdo a sus características, por lo que estas son de sumo cuidado y deben de ser vigiladas⁵⁶. Un ejemplo de esto, es la diarrea causada por rotavirus, la cual puede ocasionar la muerte en menores de 5 años⁵⁷.

Actualmente, existen dos vacunas en el mercado contra el rotavirus; sin embargo, estas no han mostrado los resultados esperados en las poblaciones más expuestas al virus, por lo que ha sido necesario el estudio de la enfermedad con el fin de desarrollar un tratamiento efectivo para la misma⁵⁸. Se ha estudiado el uso de nAbs en diarreas provocadas por rotavirus, ya que estos poseen un sitio de reconocimiento de antígeno de una sola cadena. Esta es la principal razón por la que algunos animales como las vacas no se ven afectados por el virus, a pesar de la ingesta de agua contaminada⁵⁹.

A partir de este descubrimiento, se realizó una investigación en la cual se inmunizó una llama adulta con proteína VP6 derivada de una cepa de rotavirus bovino. Se extrajo ADN de las células mononucleares y se amplificaron los fragmentos que codifican para VHH. Se seleccionaron dos clones de nAbs con amplia actividad neutralizante tanto in vitro, frente a cepas de rotavirus animal y humano, como in vivo en ratones y se observó una reducción en la duración y severidad de la diarrea causada por el virus. Se concluyó que la administración de VHH anti-VP6 es una buena opción como tratamiento profiláctico, así como una opción terapéutica después de la aparición de los primeros síntomas²³.

Adicionalmente, un estudio realizado en ratones y cerdos gnotobióticos evidenció la importancia de los VHH en el diagnóstico de rotavirus y su capacidad de neutralizar específicamente las cepas tipo A, lo que establece un antecedente para el desarrollo de un tratamiento terapéutico. Por esta razón, con el uso de VHH se patentó el kit diagnóstico Rotadial^Ⓡ. Asimismo, en el 2019 se patentó un biofármaco antiviral para el tratamiento de infecciones virales por rotavirus en neonatos humanos basado en un tratamiento previo utilizado en terneros, el cual mostró excelentes resultados en la neutralización del rotavirus tipo A por VHH²⁴.

En otro estudio se realizó un modelo animal donde se administró dos VHH. A través de un ELISA, una titulación de infectividad viral y un cultivo celular de inmunofluorescencia, se mostró la unión de los VHH a la proteína VP6, la protección parcial contra la diarrea severa y la reducción en la propagación del virus. Por esto, se consideran una buena opción para tratar el virus, y como consecuencia, la diarrea causada por este²⁵.

Actualmente no existe vacuna para la diarrea causada por ETEC. Sin embargo, se ha visto que el uso de VHH para tratar enfermedades infecciosas en mucosas ha sido muy efectivo. Los VHH reconocen epítopos conservados en patógenos hipervariables, por lo que el uso de una combinación de estos puede llegar a ser efectivo e incluso más accesible económicamente que los anticuerpos monoclonales. Adicionalmente, pueden ser utilizados para ayudar a la ingeniería inversa de una vacuna eficaz contra esta bacteria²⁶.

COVID-19

La COVID-19 es una enfermedad causada por el Coronavirus 2 del síndrome respiratorio agudo severo (SARS-CoV-2)⁶⁰. Debido a su alta transmisibilidad, se declaró pandemia a inicios del 2020, lo que desencadenó una cantidad importante de estudios e investigaciones⁶¹. La infección puede ser asintomática o pueden presentarse cuadros clínicos leves o moderados e inclusive graves como el síndrome de distrés respiratorio agudo y shock séptico. La variedad de síntomas junto con la facilidad de mutación, han sido un gran reto para desarrollar una vacuna efectiva y un tratamiento que permita reducir los cuadros graves del virus⁶².

El SARS-CoV-2, por medio de una interacción entre la glicoproteína de la espícula y el receptor de la enzima convertidora de angiotensina 2 (ECA2), ingresa a la célula huésped. Por esta razón, con la intención de generar una prevención directa, se aisló y caracterizó un fragmento de VHH de alta especificidad a un dominio globular presente en la superficie distal de la espícula del virus, evitando de esta forma su unión directa con la ECA2. Adicionalmente, este VHH puede expresarse en grandes cantidades en bacterias, por lo que representa una buena opción para su desarrollo a gran escala para la intervención de la COVID-19⁹.

Debido al futuro prometedor de los nAbs para combatir la COVID-19, diferentes laboratorios han desarrollado la primera biblioteca de VHH contra COVID-19, lo que permite la selección de Abs con el fin de neutralizar la infección viral, así como obtener Abs monoclonales que permitan la identificación del virus. Además, de funcionar como fármacos preventivos o terapéuticos complementarios a la vacunación²⁷.

Se han desarrollado medicamentos con nAbs que están en fase preclínica o clínica. En octubre del 2020, 13 fármacos se encontraban en fase I/II de estudios clínicos, dos medicamentos estaban en fase II/III y otros dos en fase III. Estas investigaciones representan un futuro prometedor para la utilización de Abs contra esta enfermedad. Por ejemplo, en 2020, se realizó un estudio en un modelo animal donde se evaluaron dos nAbs con alta afinidad a la proteína S del SARS-CoV-2. Se concluyó que al administrar una mezcla de los nAbs, es posible atacar diferentes sitios de unión de la proteína y lograr la neutralización de diversas variantes del virus. Cabe destacar que este estudio inició su primera fase clínica en junio del mismo año, esperando tener resultados alentadores para combatir el virus²⁸.

Además, otro estudio muestra cómo el administrar una forma inactiva del virus a camellos, desencadena una respuesta inmune favorable contra los componentes del virus, de manera que se produce una IgG especializada que es obtenida a partir del suero y de la leche de estos animales. Por esta razón, se cree que la utilización de estos nAbs puede producir una respuesta selectiva capaz de inhibir y neutralizar al virus, también se espera que el consumir la leche de estos animales se genere una respuesta inmunitaria pasiva como profilaxis para prevenir un cuadro grave. Además, se indica que los pacientes infectados pueden ingerir la leche tres veces al día para neutralizar el virus²⁹.

A través del desarrollo de VHH se ha demostrado su potencial como tratamiento empírico para la COVID-19. Para ello, se seleccionaron tres VHH que mostraban, en estudios in vitro, una neutralización viral cercana al 50%. De esta manera, se concluyó que pueden ser utilizados en profilaxis y como tratamiento empírico, reduciendo las complicaciones, y así, elevando la tasa de supervivencia contra la COVID-19³⁰.