Una terapia anticorpale COVID-19 usata per curare il presidente Donald Trump è stata approvata sabato dal regolatore dei farmaci degli Stati Uniti per le persone che non sono ancora ricoverate in ospedale dalla malattia ma sono ad alto rischio.
Il via libera per il produttore di farmaci Regeneron è arrivato dopo che REGEN-COV2, una combinazione di due anticorpi prodotti in laboratorio, ha dimostrato di ridurre i ricoveri o le visite al pronto soccorso correlati a COVID-19 in pazienti con condizioni sottostanti.
“Autorizzare queste terapie con anticorpi monoclonali può aiutare i pazienti ambulatoriali a evitare il ricovero in ospedale e ad alleviare il carico sul nostro sistema sanitario”, ha affermato Stephen Hahn, commissario della Food and Drug Administration (FDA).
Leonard Schleifer, presidente e amministratore delegato di Regeneron, ha aggiunto che la mossa è stata “un passo importante nella lotta contro COVID-19 , poiché i pazienti ad alto rischio negli Stati Uniti avranno accesso a una terapia promettente all’inizio del corso della loro infezione”.
Il trattamento con anticorpi di Regeneron è il secondo trattamento con anticorpi sintetici a ricevere un’approvazione per l’uso di emergenza (EUA) dalla FDA dopo che una terapia simile sviluppata da Eli Lilly ha ottenuto lo status il 9 novembre.
Il sistema immunitario umano sviluppa naturalmente proteine che combattono le infezioni chiamate anticorpi, ma poiché non tutti forniscono una risposta adeguata, aziende come Regeneron e Lilly hanno prodotto soluzioni in laboratorio.
Agiscono legandosi a una proteina di superficie del virus SARS-CoV-2 e impedendogli di invadere le cellule umane.
La FDA ha affermato che i dati a sostegno dell’EUA di Regeneron provengono da uno studio clinico su 799 pazienti non ospedalizzati con sintomi da lievi a moderati di COVID-19.
Per i pazienti ad alto rischio a causa di una varietà di condizioni sottostanti – dall’obesità alla vecchiaia al diabete – il ricovero e le visite al pronto soccorso si sono verificati nel tre per cento dei pazienti che hanno ricevuto il trattamento endovenoso.
Questo rispetto al nove per cento nei pazienti trattati con placebo.
I pazienti trattati con il farmaco avevano anche livelli inferiori di virus rimanenti rispetto a quelli del placebo.
80.000 dosi
La società ha detto che prevede di avere le dosi pronte per 80.000 pazienti pronti entro la fine di novembre e per circa 300.000 pazienti in totale entro la fine di gennaio 2021.
Questi saranno disponibili per i pazienti statunitensi senza alcun costo aggiuntivo secondo i termini di un programma del governo degli Stati Uniti.
Ma con i casi in aumento negli Stati Uniti e nel mondo, ciò significa che l’accesso non sarà diffuso. Gli Stati Uniti hanno aggiunto più di 360.000 nuovi casi di COVID-19 solo negli ultimi due giorni.
La dose raccomandata è di 1.200 milligrammi di ciascuno dei due anticorpi, per un totale di 2.400 milligrammi, in una singola infusione.
Regeneron ha ricevuto più di 450 milioni di dollari dal governo degli Stati Uniti per i suoi sforzi di sviluppo di farmaci COVID-19 nell’ambito dell’operazione Warp Speed.
I cosiddetti anticorpi monoclonali sono una classe di farmaci relativamente nuova considerata altamente promettente.
Il mese scorso, un farmaco anticorpo sviluppato da Regeneron contro il virus Ebola ha ricevuto la piena approvazione della FDA, il passo successivo dopo un EUA.
Nel caso di COVID-19, Regeneron ha prima trovato due anticorpi altamente efficaci contro il virus SARS-CoV-2, uno da un topo il cui sistema immunitario è stato modificato per essere simile all’uomo, l’altro da un essere umano.
Hanno quindi raccolto le cellule immunitarie che hanno prodotto quegli anticorpi e le hanno coltivate in laboratorio, al fine di creare un trattamento di massa.
I vaccini COVID-19, come quelli sviluppati da Pfizer e Moderna, lavorano addestrando il sistema immunitario a produrre i propri anticorpi in modo che siano preparati quando incontrano il virus.
Gli anticorpi svolgono un ruolo fondamentale nell’immunità umorale alle infezioni. Si legano alle tossine solubili, bloccandone la funzione, e agli antigeni sulla superficie dei patogeni, neutralizzando la loro capacità di infettare le cellule umane o di etichettarle per la distruzione.
I patogeni marcati vengono eliminati dalle cellule immunitarie attraverso l’attivazione del complemento, la citotossicità cellulare dipendente da anticorpi (ADCC) o la fagocitosi cellulare dipendente da anticorpi (ADCP) [1,2].
Tutti gli anticorpi sono composti da un frammento legante l’antigene (Fab) che conferisce specificità al suo bersaglio e un frammento cristallizzabile (Fc) che guida la funzione biologica.
I cambiamenti nelle regioni Fab e Fc influenzano la specificità, la durata e il risultato della risposta dipendente dall’anticorpo [3]. Il semplice disegno biologico degli anticorpi, unito a un’ampia versatilità e ad una serie di potenti funzioni effettrici, li rende di primo interesse per essere utilizzati come agenti biologici per il trattamento delle malattie.
La scoperta di come isolare e clonare gli anticorpi ha dato origine alla generazione di anticorpi monoclonali umanizzati e umani (mAbs) e ha consentito il loro utilizzo come terapie nei campi dell’oncologia e dell’autoimmunità [4].
Nonostante i loro successi in questo campo, fino a tempi recenti l’uso degli mAb per il trattamento delle malattie infettive è rimasto limitato. I patogeni complessi addestrati dall’evoluzione per evitare la distruzione da parte degli anticorpi sono notoriamente difficili da affrontare [[5], [6], [7], [8]].
Insieme ad altri ostacoli nello sviluppo e nell’implementazione clinici, la progressione degli mAb è stata impegnativa: gli mAb di prima generazione o derivati dal topo hanno avuto una bassa efficacia e hanno suscitato l’immunità anti-anticorpale. Per raggiungere concentrazioni efficaci, i pazienti hanno richiesto il ricovero in ospedale e l’infusione di anticorpi.
Elevati costi di produzione tradotti in costi di trattamento preventivamente elevati. Sebbene molti di questi fattori fossero accettabili per contesti come l’oncologia, erano insormontabili nello spazio delle malattie infettive. Solo poche molecole hanno raggiunto il mercato.
Questo sta per cambiare, dal momento che notevoli progressi nell’isolamento di mAb rari, potenti e completamente umani insieme a una migliore comprensione molecolare della funzionalità degli anticorpi stanno aprendo la strada a nuove terapie basate sugli mAb contro diversi agenti patogeni difficili da trattare.
Una moltitudine di anticorpi è in fase di valutazione pre-clinica e clinica e trattamenti di mAb preventivi o terapeutici contro malattie devastanti come Ebola, HIV e altri patogeni complessi che stanno avanzando nel loro sviluppo. Inoltre, la pandemia COVID-19 sta anche alimentando un nuovo interesse in questo campo, dando un forte impulso alla ricerca sulla terapia basata sugli anticorpi.
È in corso una ricerca senza precedenti di trattamenti efficaci. Parallelamente vengono valutate più tecnologie vaccinali, formati di anticorpi monoclonali e persino la terapia sierica. Possiamo aspettarci una grande quantità di dati preclinici e clinici, per informare la biologia dei sistemi, test di ipotesi e un enorme guadagno di conoscenze per stimolare l’innovazione futura.
In questa recensione, discutiamo di come vengono utilizzati gli anticorpi per trattare le infezioni, quali sono i limiti attuali e come approcci terapeutici innovativi potrebbero plasmare il futuro dei trattamenti a base di anticorpi.
Immunizzazioni attive e passive: due facce di una medaglia per una gestione efficace delle malattie infettive
Terapie sieriche
Le terapie derivate da anticorpi sono in uso da più di un secolo. Tutto è iniziato con le osservazioni di von Behring e Kitasato, che descrivevano come gli anticorpi potessero neutralizzare le tossine e conferire protezione [9]. Questi preparati, derivati dal siero di animali immunizzati o di donatori umani convalescenti (“siero terapie”) sono stati introdotti nel XX secolo per trattare le tossine batteriche, in particolare la difterite e il tetano, e virus come il citomegalovirus (CMV), l’epatite, l’herpes simplex , morbillo, rabbia, virus respiratorio sinciziale (RSV), vaiolo e varicella zoster [10].
La terapia sierica passiva ha un effetto immediato ed è altamente vantaggioso trattare i microrganismi a causa della policlonalità della risposta che colpisce diversi antigeni. Tuttavia, ci sono anche degli svantaggi: la protezione di breve durata, la standardizzazione e la fornitura limitate e, in particolare, i problemi di sicurezza, poiché spesso hanno portato a reazioni di ipersensibilità [11].
Mentre i sieri iperimmuni di animali sono ancora oggi utilizzati per il trattamento della difterite, l’avvento degli antibiotici ha segnato un declino nell’uso della siero terapia per le infezioni batteriche, che oggi è limitata ai prodotti a base di iperimmunoglobulina per il trattamento di una manciata di patogeni e per profilassi post-esposizione della rabbia [12].
Tuttavia, la terapia immunitaria passiva è stata uno dei primi trattamenti utilizzati per COVID-19. Questo è ancora un diverso tipo di applicazione che non si basa su un prodotto standardizzato, poiché i campioni di plasma non vengono raggruppati e utilizzati individualmente, come descriveremo più avanti in questa recensione.
Anticorpi monoclonali
L’avvento della tecnologia dell’ibridoma, con l’immortalizzazione di singoli cloni di cellule B, ha consentito la coltura di cellule produttrici di anticorpi e la generazione di grandi quantità di immunoglobuline identiche (anticorpi monoclonali, mAb), aumentando notevolmente la capacità di progettare terapie di precisione.
L’uso di mAb con epitopo target definito ed efficacia riproducibile presenta importanti vantaggi rispetto alle terapie sieriche [11]. In effetti, gli mAb sono prodotti biologici ben definiti con elevata specificità, poiché sono diretti a un antigene chiave del patogeno con effetti off-target minimi.
Possono avere funzioni effettrici che modulano diversi effetti biologici a seconda dell’agente patogeno. Inoltre, possono essere ampliati per la produzione di massa mediante coltura in vitro e hanno la possibilità di essere ingegnerizzati per perfezionare ulteriormente le loro caratteristiche.
Evitare l’origine da siero / plasma umano o animale riduce anche il rischio di contaminazione da agenti patogeni non rilevati o altri fattori. Infine, mAb mirati a epitopi diversi possono essere combinati per ottenere effetti sinergici o additivi, anche in combinazione con altri tipi di terapie [13]. La combinazione può essere ottenuta anche ingegnerizzando due o più mAb in formati di anticorpi multi-specifici, come descritto più avanti.
La storia di successo degli mAb per agenti infettivi si riflette nelle molteplici molecole che sono già approvate o in fase avanzata di sviluppo clinico (riassunte nella Tabella 1).
Le molecole attualmente approvate sono: Ibalizumab (Trogarzo) per il trattamento dell’HIV-1 resistente ai farmaci, raxibacumab (ABthrax) e obiltoxaximab (Anthim) per la profilassi e il trattamento dell’antrace, bezlotoxumab (Zinplava) per la prevenzione delle recidive dell’infezione da Clostridium difficile®, palivizumab (Synagisumab) ) per la prevenzione e il trattamento dell’RSV [[13], [14], [15]] e R-Mab (Rabishield) e RabiMabs (Twinrab) per la profilassi post-esposizione della rabbia [16]. Le terapie mAb efficaci contro l’Ebola sono prossime alla licenza: ansuvimab (mAb114) e il cocktail mAb REGN-EB3 sono in fase di approvazione commerciale da parte della FDA. Inoltre, ansuvimab è considerato utilizzato anche durante l’attuale epidemia di Ebola in Congo.
Tabella 1
MAb approvati e più avanzati nello sviluppo clinico mirato alle malattie infettive.
| Bersaglio | mAb (marchio) | Azienda | Formato | Tecnologia | Indicazione e | Palcoscenico |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Virus respiratorio sinciziale (RSV) Glicoproteina di fusione | Palivizumab (Synagis) | MedImmune / AbbVie Inc. | IgG umanizzato1 | Ibridoma | Prevenzione dell’infezione da RSV | Approvazione USA 1998 |
| Bacillus anthracis Antigene Protettivo (PA) | Raxibacumab (Abthrax) | GlaxoSmithKline / Scienze del genoma umano (HGSI) | IgG umana1 | Topi transgenici | Infezione da antrace | Approvazione degli Stati Uniti 2012 |
| Bacillus anthracis Antigene Protettivo (PA) | Obiltoxaximab (Anthim) | Elusys Therapeutics | Chimerica IgG1 | Ibridoma | Prevenzione dell’antrace inalatorio | Approvazione USA 2016 |
| Enterotossina di Clostridium difficile B | Bezlotoxumab (Zinplava) | Merck | IgG umana1 | Topi transgenici | Prevenzione della ricorrenza dell’infezione da Clostridium difficile | Approvazione USA 2016 |
| Glicoproteina del virus della rabbia G | SII Rmab (Rabishield) | Serum Institute of India / MassBiologics | IgG umana1 | Topi transgenici | Rabbia Profilassi post-esposizione | Approvazione India 2016 |
| CD4 | Ibalizumab (Trogazo) | Piante Biologiche / Theratechnologies | IgG4 umanizzato | Ibridoma | HIV-1 resistente ai farmaci | Approvazione USA 2018 |
| Glicoproteina del virus della rabbia G | RabiMabs, M777-16-3 / MAb 62-71-3 Mab5 (Twinrab) | Zydus Cadila | Miscela di IgG1 murine (M777-16-3) e IgG2b (62-71-3) | Ibridoma | Profilassi post-esposizione della rabbia | Approvazione India 2019 |
| Glicoproteina del virus Ebola dello Zaire (EBOV) | Ansuvimab / mAb114 | Ridgeback Biotherpeutics / Vir Biotechnology / Humabs Biomed | IgG umana1 | Donatore umano | Infezione da virus Ebola | Sotto approvazione FDA (2020) |
| Glicoproteina del virus Ebola dello Zaire (EBOV) | RAIN-EB3 | Regeneron Pharmaceuticals | Miscela di 3 IgG1 umane (REGN3470, 3471 e 3479) | Topi transgenici | Infezione da virus Ebola | Sotto approvazione FDA (2020) |
| Staphylococcus aureus Hla | Tosatoxumab / AR-301 (Salvecin) | Prodotti farmaceutici secchi / Kenta Biotech | IgG umana1 | Donatore umano | Trattamento della polmonite associata a ventilazione e ospedale | Ph III ( NCT03816956 ) |
| Proteina SARS-CoV-2 Spike | Terapia di combinazione REGN10933 e REGN10987 | Regeneron Pharmaceuticals | IgG umana1 | Topi transgenici | COVID-19 | Ph III ( NCT04426695 ) |
| Proteina SARS-CoV-2 Spike | Ly-CoV555 | Eli Lilly | IgG umana1 | Donatore umano | COVID-19 | Ph III ( NCT04497987 ) |
| CCR-5 | Leronlimab / PRO 140 / PA-14 | CytoDyn / Progenics Pharmaceuticals | IgG4 umanizzato | Ibridoma | Infezione da HIV-1 | Ph III ( NCT03902522 ) |
| CD4 | UB-421 / dB4 / dB4C7 | United BioPharma | IgG umanizzato1 | Ibridoma | Infezione da HIV-1 | Ph III ( NCT03149211 ) |
| Glicoproteina del virus della rabbia | NM-57 / SO-57 / SOJB | Farmaceutica della Cina settentrionale | Rabbia Profilassi post-esposizione | Ph III | ||
| Virus respiratorio sinciziale (RSV) Glicoproteina di fusione | Nirsevimab / MEDI-8897 | Sanofi & AstraZeneca / MedImmune | IgG1 umana, emivita estesa | Donatore umano | Prevenzione dell’infezione da RSV | Ph II-III ( NCT03959488 ) |
| Virus dell’epatite B HBsAg | Lenvervimab / GC-1102 | GC Pharma | IgG umanizzato1 | Libreria di visualizzazione dei fagi dai vaccinati HBV | Prevenzione e trattamento del virus dell’epatite B (HBV) | Ph II-III ( NCT03801798 ) |
| Proteina SARS-CoV-2 Spike | VIR-7831 (GSK4182136) | Per la biotecnologia / GlaxoSmithKline | Emivita estesa mAb umano | Donatore umano | COVID-19 | Ph II-III ( NCT04545060 ) |
| Glicoproteina del virus Ebola (EBOV) | Larcaviximab / ZMapp | Mapp Biopharmaceutical | Chimerica IgG1 | Ibridoma | Infezione da Ebola | Ph II-III ( NCT03719586 ) |
| Sito di legame CD4 della proteina dell’involucro dell’HIV-1 (CD4bs) | VRC-HIVMAB060-00-AB / VCR01 | NIAID | IgG umana1 | Donatore umano | Prevenzione dell’infezione da HIV-1 | Ph II ( NCT02716675 ) |
Immunizzazione attiva
L’immunizzazione attiva (vaccinazione) è un approccio altamente complementare per ottenere la protezione dalle malattie infettive. La vaccinazione preventiva con l’obiettivo di indurre sia una potente risposta anticorpale che un’immunità durevole di solito deve essere somministrata ben prima di un potenziale incontro con agenti patogeni, ma conferisce una protezione e una memoria immunitaria molto più lunghe.
I vaccini stimolano una risposta immunitaria verso bersagli antigenici patogeni chiave senza esporre l’individuo al rischio della malattia. Il vantaggio della vaccinazione è che non si limita alla generazione di anticorpi, poiché recluta anche cellule effettrici sia dal ramo innato che da quello adattativo del sistema immunitario. Tuttavia, gli anticorpi specifici del patogeno sono una componente chiave della vaccinazione e i livelli di anticorpi possono essere associati alla protezione dalla malattia [17,18].
Gli anticorpi neutralizzanti sono correlati alla protezione per i vaccini contro poliomielite, morbillo, rabbia, difterite e tetano. Altri correlati, dipendenti dalle funzioni effettrici degli anticorpi (fissazione e uccisione del complemento, citotossicità cellulare dipendente da anticorpi (ADCC), opsonofagocitosi) vengono utilizzati per misurare l’efficacia dei vaccini contro la varicella, lo pneumococco, il meningococco e la rosolia.
Inoltre, i livelli di anticorpi leganti sono anche correlati alla protezione – probabilmente attraverso una frazione degli anticorpi leganti che contribuiscono alla neutralizzazione o all’opsonofagocitosi – per l’epatite A, l’epatite B, l’Hemophilus influenzae B e la malattia di Lyme.
Nel corso dell’ultimo secolo sono stati compiuti enormi progressi nella vaccinologia che hanno portato a un vasto numero di vettori e tecnologie di produzione differenti, ciascuno con vantaggi e limitazioni individuali. La maggior parte di essi è stata utilizzata da diversi gruppi di ricerca o società per produrre vaccini COVID-19 per trovare rapidamente un vaccino efficace.
Il circolo virtuoso di co-sviluppo di trattamenti di immunizzazione attiva (vaccini) e passiva (mAbs)
C’è un enorme vantaggio nello sviluppo congiunto di vaccini e mAb [19]. I MAb dei pazienti convalescenti aiutano a identificare e migliorare gli antigeni del vaccino [7]. Sfruttando il sistema immunitario umano vaccinando soggetti con potenti formulazioni di vaccini contenenti antigeni ottimizzati e forti adiuvanti si otterranno anticorpi più mirati, potenti e altamente funzionali.
Il co-sviluppo di vaccini e mAb guiderà un circolo virtuoso di miglioramento reciproco. Si spera che vaccini e mAb di prima generazione conterranno o risolveranno la crisi COVID-19. Il miglioramento continuo delle molecole aumenterà il successo e guiderà l’innovazione.
Come superare i colli di bottiglia nello sviluppo di mAb contro le malattie infettive
I vantaggi dell’immunizzazione attiva e passiva sono altamente complementari. Il trasferimento passivo di anticorpi è immediatamente efficace dopo l’iniezione, agendo direttamente contro il loro bersaglio. Il trasferimento passivo può essere utilizzato in “contesti di emergenza” per fornire protezione immediata e in individui immunocompromessi o in età estreme (neonati e anziani) che sono a rischio di infezione e spesso montano una risposta immunitaria non ottimale.
In questi casi, gli mAbs forniscono un modo alternativo o complementare alla vaccinazione per proteggere. Recentemente, è stato descritto che gli mAb possono anche avere un effetto nell’attivare la risposta delle cellule T nei pazienti con infezione da HIV [20]. Inoltre, i metodi di produzione sono efficienti e applicabili a più anticorpi senza la necessità di cambiare l’impianto di produzione, con costi in rapida diminuzione negli ultimi anni.
Allora perché ci sono così poche terapie a base di anticorpi per le malattie infettive oggi?
I primi ostacoli sono stati i costi elevati e la bassa efficacia delle terapie mAb di prima generazione. La natura dell’agente patogeno gioca un ruolo importante: gli anticorpi prendono di mira solo un antigene specifico. Ciò rende difficile prendere di mira agenti patogeni di dimensioni e complessità maggiori (Fig. 1).
Inoltre, la co-evoluzione dei patogeni con l’ospite guida l’evasione immunitaria e meccanismi di virulenza ridondanti, il che rende ancora più difficile colpire patogeni più complessi con un solo mAb.
complessità dei patogeni aumenta con le dimensioni. Le tossine solubili possono essere bloccate inibendo il sito attivo e un singolo mAb può anche neutralizzare un virus che conferisce protezione. Tuttavia, batteri più grandi o parassiti più complessi richiedono l’impegno di più funzioni effettrici per essere distrutti, aumentando così la difficoltà di essere trattati da singoli anticorpi monoclonali.
I pochi epitopi ampiamente conservati in una varietà di ceppi di un dato patogeno sono spesso nascosti e meno accessibili agli anticorpi classici. Il ritorno dei tessuti al sito dell’infezione è un altro importante ostacolo. Raggiungere concentrazioni rilevanti di mAb nel tratto respiratorio, nell’intestino o in altri siti della mucosa è più difficile che trattare le infezioni sistemiche.
Dovremmo anche considerare che l’isotipo dell’immunoglobulina utilizzato per la maggior parte degli mAb umani disponibili in commercio è IgG1 con un accesso limitato ai tessuti della mucosa. Una gamma più ampia di molecole, comprese altre sottoclassi di IgG e isotipi Ig per accedere a siti di infezione rilevanti e con funzioni effettive potenziate, sarà la chiave per il successo in questo campo.
A parte i limiti meccanicistici della biologia degli anticorpi, un recente rapporto1 di Wellcome e IAVI ha riconosciuto che l’accessibilità dei pazienti a questo trattamento è uno dei principali colli di bottiglia nell’uso degli mAb.
I primi ostacoli sono stati i costi elevati e la bassa efficacia delle terapie mAb di prima generazione. Oggi tecnologie migliorate e costi di produzione ridotti stanno offrendo mAb più potenti a un costo più accessibile. Tuttavia, la disponibilità, inclusa la registrazione e l’inclusione negli elenchi nazionali dei medicinali e il rimborso attraverso i sistemi sanitari pubblici, e l’accessibilità economica, con la mancanza di mAb biosimilari a basso prezzo come problema critico per i paesi a basso reddito, sono ancora considerati i due maggiori ostacoli che impediscono l’accesso globale.
Anche i percorsi di approvazione normativa non sono ben ottimizzati per le minacce emergenti, un’area di rapida comparsa di trattamenti mAb efficaci. Focolai imprevedibili possono ostacolare la conduzione di studi clinici controllati, richiedendo l’uso di altre prove di supporto come le prove di provocazione umana e l’accettazione della valutazione basata principalmente su prove su animali e sulla valutazione della sicurezza in volontari sani [21].
La Fig. 2 mostra come l’innovazione nell’isolamento e nell’ingegneria degli mAb stia aiutando a sviluppare trattamenti anticorpali efficaci contro le malattie infettive.
L’efficacia della terapia a base di anticorpi può essere focalizzata utilizzando nuovi approcci tecnologici. La terapia sierica presenta l’attività più ampia, dovuta alla policlonalità degli anticorpi (ottenuti sia da animali che da pazienti convalescenti). Gli anticorpi monoclonali (mAbs) sono specifici per un singolo epitopo e possono essere progettati per aumentarne la potenza, l’efficacia e l’emivita. La combinazione di mAb come cocktail o, in futuro, come policlonali progettati sinteticamente potrebbe migliorare l’ampiezza del trattamento, evitando gli effetti collaterali e la bassa specificità della terapia sierica convenzionale.
Recenti progressi nei trattamenti a base di anticorpi delle malattie infettive
Recentemente, le terapie basate su mAb hanno notevolmente accelerato, portando allo sviluppo di nuovi prodotti innovativi (Tabella 1). Nuove tecnologie ingegneristiche (es. Estensione dell’emivita, formati bi-specifici o anche più complessi, modifiche Fc) hanno portato a una maggiore funzionalità e una maggiore efficacia, eliminando così importanti colli di bottiglia per lo sviluppo di mAb specifici per i patogeni.
Una revisione della piattaforma clinictrials.gov a settembre 2020 mostra 75 studi clinici attivi che utilizzano anticorpi monoclonali per trattare o prevenire le infezioni. Per lo più prendono di mira i patogeni virali: principalmente HIV-1 e SARS-CoV-2, ma anche influenza A, RSV, virus dell’herpes, virus Chikungunya, virus Zika, virus BK, virus del papilloma umano, virus Epstein-Barr ed epatite B; mentre gli mAb per i patogeni non virali in esame prendono di mira Plasmodium falciparum, Pseudomonas aeruginosa, Clostridium difficile e Staphylococcus aureus.
Il numero di prove di mAb è in rapido aumento, denotando un rinnovato interesse per lo sviluppo di mAb per il trattamento e la prevenzione delle malattie. Per confronto, nel 2016 lo sviluppo clinico di mAb per il trattamento dell’infezione era limitato a 38 studi attivi (12). Il numero di mAb è ancora più alto nella valutazione preclinica, sia in vitro che in modelli animali.
COVID-19 ha dato un enorme impulso allo sviluppo di mAbs come approccio complementare alla vaccinazione, un cambiamento che probabilmente si rifletterà nel prossimo futuro su altri patogeni di grandi preoccupazioni per la salute.
RSV
Il virus respiratorio sinciziale umano (RSV) è la principale causa di infezioni del tratto respiratorio inferiore nei giovanissimi. La proteina di fusione RSV (F) è essenziale per l’ingresso del virus perché media la fusione della membrana virale e ospite. Gli anticorpi che prendono di mira la proteina F possono prevenire l’ingresso virale e ridurre la malattia causata da RSV.
Questa linea di ricerca ha portato nel 1998 alla licenza di Palivizumab, il primo anticorpo monoclonale clinicamente approvato contro una malattia infettiva. Palivizumab è un mAb umanizzato mirato a un epitopo neutralizzante presente sia nella forma Post-fusione (PostF) che Pre-fusione (PreF) dell’antigene e nella prevenzione della malattia da RSV nei neonati ad alto rischio [14].
Tuttavia, l’osservazione che la stragrande maggioranza dei potenti mAb neutralizzanti isolati da pazienti convalescenti riconosce esclusivamente il PreF ha portato allo sviluppo di mAb specifici per PreF come migliori nuove molecole possibili e dell’antigene PreF come il miglior bersaglio per lo sviluppo di un vaccino RSV [ 22].
Nirsevimab (MEDI8897) è un mAb PreF specifico più potente di “seconda generazione” ottenuto introducendo cinque sostituzioni di amminoacidi nelle CDR del progenitore D25 che hanno migliorato la complementarità di carica tra le CDR a catena pesante e la subunità F2 dell’RSV e estendendo la metà -vita attraverso sostituzioni amminoacidiche YTE nel dominio Fc.
Rispetto a Palivizumab, MEDI8897 ha mostrato superiorità sia in vitro che in modelli di infezione animale nel neutralizzare un’ampia gamma di ceppi di RSV [23]. Uno studio Ph2b ha recentemente dimostrato che nirsevimab è efficace nel ridurre le infezioni del tratto respiratorio inferiore confermate da RSV sotto controllo medico nei neonati pretermine [24].
Uno studio clinico Ph3 attualmente in corso (NCT03979313) valuterà se nirsevimab può essere somministrato a neonati sani a termine e a termine, per offrire protezione preventiva a tutti i neonati.
Questa sarebbe la prima volta che un mAb ottimizzato sarebbe somministrato a una popolazione neonatale target così ampia, evidenziando il potenziale degli mAb per proteggere dalle malattie infettive come trattamento complementare nelle primissime fasi della vita, quando il sistema immunitario non è ancora adeguatamente formato e pronto a rispondere alla vaccinazione.
Influenza virus
L’influenza A e B sono le principali minacce per la salute pubblica, per la loro capacità di eludere rapidamente il sistema immunitario e di causare pandemie [25]. La deriva antigenica dell’influenza richiede la selezione annuale dei ceppi virali stagionali più importanti per lo sviluppo del vaccino e spesso si traduce in trattamenti a bassa efficacia. Inoltre, gli attuali trattamenti antivirali sono subottimali con l’emergere di virus resistenti ai farmaci [26].
Gli anticorpi monoclonali hanno il potenziale per ridurre la fuga virale legando epitopi conservati e neutralizzando più ceppi influenzali. I monoclonali con l’ampiezza maggiore prendono di mira costantemente la regione staminale dell’emoagglutinina (HA) del recettore del virus dell’influenza [27].
Tali anticorpi ampiamente neutralizzanti (bnAbs) possono essere isolati da cellule B umane nel sangue periferico di soggetti vaccinati o precedentemente infettati dal virus. Diversi bnAbs sono stati valutati in studi clinici, pochi dei quali hanno raggiunto la fase 2 [28].
L’attenuazione dei sintomi dell’infezione influenzale non complicata è stata dimostrata per VIS410 [29], MHAA4549A [30] e MEDI8852 (in combinazione con il farmaco antivirale oseltamivir) [31]. Tuttavia, i risultati clinici dei test terapeutici anti-staminali mAb sia in ambito ambulatoriale che in pazienti ospedalizzati hanno mostrato un’efficacia nulla o molto scarsa, probabilmente a causa della finestra terapeutica limitata di intervento per gli antivirali.
È importante sottolineare che MHAA4549A non ha raggiunto l’endpoint primario di ridurre il tempo per la normalizzazione della funzione respiratoria rispetto al placebo più oseltamivir nei pazienti ospedalizzati e non ha mostrato alcun miglioramento significativo di altri endpoint secondari come il tempo alla terapia intensiva o alla dimissione dall’ospedale e la mortalità a 30 giorni [32]. In questo contesto, potrebbe essere necessario un approccio diverso, come quello perseguito in uno studio di fase 2 per VIR-2482 mAb (NCT04033406), che doveva sviluppare un mAb esteso di emivita per prevenire, piuttosto che trattare, il virus dell’influenza A malattia correlata.
Virus dell’immunodeficienza umana (HIV)
La scoperta di anticorpi ampiamente neutralizzanti (bnAbs) dal siero di individui a seguito di infezioni virali – HIV, virus dell’influenza, EBOV e virus di Lassa – ha contribuito ad alimentare la ricerca sugli mAb e l’HIV è servito da virus prototipo per molti studi in questo campo [34]. Il disegno razionale di sonde stabilizzate dall’involucro virale (Env), ha consentito l’isolamento di bnAbs mirando ad aree conservate di vulnerabilità di Env [35].
Tuttavia, l’elicitazione di bnAbs anti-HIV in soggetti sani mediante vaccinazione si è dimostrata impegnativa, a causa delle molte caratteristiche insolite di questi anticorpi, comprese ampie mutazioni di amminoacidi e HCDR3 molto lunghi e insoliti. Per questo motivo, le strategie di vaccinazione attiva mirano a innescare le cellule B che codificano per i precursori di bnAb, utilizzando immunogeni sequenziali che guideranno la maturazione dell’affinità anticorpale verso l’acquisizione di tali caratteristiche insolite [36].
Ad oggi, sono stati compiuti molti progressi nello sviluppo di immunogeni mirati ai precursori di diverse classi bnAbs, e alcuni di essi si stanno muovendo verso lo sviluppo della fase clinica [[37], [38], [39], [40], [41], [42], [43]].
A parte l’immunizzazione attiva, l’iniezione di bnAbs rimane un’opzione terapeutica attraente per l’HIV. La loro attività di neutralizzazione delle particelle di virus libere e il contributo all’uccisione cellulo-mediata delle cellule infettate da HIV potrebbero integrare regimi antiretrovirali giornalieri, aumentando la compliance.
Pertanto, parallelamente allo sviluppo di un vaccino contro l’HIV, la ricerca bnAbs sia preclinica che clinica sta avanzando rapidamente. Esperimenti di trasferimento passivo in primati non umani hanno dimostrato la capacità di bnAbs di proteggere dalla sfida SHIV [44]. Inoltre, la somministrazione di bnAbs ad animali con infezione cronica ha determinato un rapido declino dell’RNA virale nel sangue periferico, nella mucosa gastrointestinale e nei linfonodi [45].
A seguito degli incoraggianti risultati degli studi preclinici, bnAbs è entrato in studi clinici per la prevenzione e il trattamento dell’infezione da HIV-1. Gli anticorpi contro il sito di legame CD4 dell’HIV Env, VRC01, 3BNC117, VRC01-LS e VRC07-523LS, così come gli anticorpi diretti contro l’epitopo del loop V3 ricco di glicano, 10–1074 e PGT121, sono in fase di test sugli esseri umani [46].
Il bnAb più avanzato, il CD4-binding VRC01, è anche in fase di valutazione in studi di prevenzione mediata da anticorpi (AMP) (NCT02716675, NCT02568215), per valutare il suo effetto protettivo in soggetti ad alto rischio di infezione da HIV [47]. Nonostante il loro potenziale come valida opzione di trattamento per proteggere o trattare l’infezione da HIV, l’immunizzazione passiva con bnAbs deve affrontare sfide critiche: la soppressione della viremia sembra essere transitoria, con il virus che fugge prontamente a causa del suo alto tasso di mutazione e il serbatoio del virus in attesa di le cellule ospiti sembrano essere difficili da prendere di mira. Per questo motivo, per il trattamento dell’HIV sarà certamente necessario un cocktail di bnAbs modificati e con emivita estesa che prendono di mira epitopi diversi, per evitare sfondamenti di varianti virali resistenti [46,48].
Malattie infettive emergenti (EID)
Ultimamente, gli approcci mAb hanno avuto un impatto enorme nel contesto delle epidemie di malattie infettive emergenti (EID), in cui il processo di sviluppo di vaccini per nuovi patogeni può essere difficile e prolungato [49]. In quest’area, un esempio notevole è il rapido sviluppo di anticorpi protettivi contro il virus Ebola (EBOV).
Al momento di questa prima epidemia di Ebola, che ha provocato oltre 28.000 casi e 11.000 decessi 2, non c’erano vaccini o terapie approvati. Il trattamento passivo con anticorpi è stato prontamente riconosciuto come una contromisura innovativa come potenziale soluzione per la crisi di Ebola [50] e gli mAb sono stati inclusi nell’elenco delle terapie sperimentali dell’OMS 3.
Tuttavia, questo studio ha fornito il primo chiaro esempio che gli mAb potrebbero essere farmaci efficaci in un contesto terapeutico (rispetto a impostazioni profilattiche profilattiche o post-esposizione per gli mAb antinfettivi approvati in precedenza). ZMapp, una miscela di tre anticorpi monoclonali chimerici diretti contro la glicoproteina EBOV per inibire l’ingresso nelle cellule delle particelle virali, è stata sviluppata ed è risultata efficace al 100% nel far regredire la malattia nei primati non umani [51].
Tuttavia, la valutazione in uno studio randomizzato e controllato (PREVAIL II) ha riportato che, sebbene sia stato calcolato un rischio di morte inferiore del 40% per coloro che hanno ricevuto ZMapp, la differenza non era statisticamente significativa e non poteva giustificare la superiorità al solo standard di cura ottimizzato [52]. Più recentemente, una miscela di tre anticorpi (REGN EB3) [53] e un singolo monoclonale (mAb144) [54], ha superato ZMapp nello studio clinico randomizzato e controllato PALM [55] e ora sta cercando l’approvazione normativa.
Il progresso delle tecnologie di isolamento delle singole cellule B ha consentito l’identificazione di potenti anticorpi mirati ad altri patogeni EID. Gli anticorpi che prendono di mira i virus Dengue e Zika non hanno ancora raggiunto lo stadio clinico, ma hanno dimostrato il potenziale per essere sviluppati in terapie efficaci [[56], [57], [58], [59], [60]]. Recentemente, TY014, un anticorpo proteico E anti-febbre gialla completamente umano, ha indotto la completa abrogazione della viremia in uno studio proof of concept in soggetti vaccinati con YF17D [61]. Questa è una prova importante dell’efficacia terapeutica degli mAb anti-infettivi.
COVID-19
Le lezioni dai campi di indagine precedentemente descritti sono incanalate nell’isolamento di potenti anticorpi anti-SARS-CoV-2. Nell’arco di pochi mesi, su PubMed sono apparsi oltre 20 manoscritti scientifici che descrivono trattamenti a base di anticorpi per COVID-19, rinnovando il campo della scoperta di anticorpi.
Non solo, lo sviluppo di mAb e il loro test negli studi clinici sono avvenuti a una velocità senza precedenti. Durante la pandemia, gli mAb sono stati scoperti, prodotti e avanzati a studi clinici proof-of-concept in soli 6 mesi, dimezzando le tempistiche tradizionali, grazie a una convergenza universale di tecnologie e strategie [62].
Al momento in cui scrivo, circa 29,7 milioni di persone sono state infettate e oltre 937.000 sono morte per COVID-19, inducendo l’azione globale da parte del settore pubblico e privato per affrontare la pandemia 4. Una frazione significativa dei pazienti con COVID-19 è stata ricoverata per gravi sintomi respiratori e ha richiesto un trattamento in unità di terapia intensiva [[63], [64], [65]].
Attualmente non esistono vaccini preventivi per contenere l’infezione da SARS-CoV-2. Diversi gruppi stanno sviluppando potenti trattamenti a base di anticorpi. Il razionale risiede nella neutralizzazione mediata da anticorpi dell’ingresso virale nelle cellule ospiti [66]. Un approccio degno di nota è l’uso del siero iperimmune, isolato da pazienti convalescenti 5.
L’immunizzazione passiva si è dimostrata efficace per altri coronavirus, suggerendo il suo impiego come opzione di trattamento rapido per SARS-CoV-2 [67]. Uno studio prospettico non controllato su 10 pazienti COVID gravi ha riportato un miglioramento del risultato clinico e un certo assorbimento delle lesioni polmonari entro 7 giorni dalla trasfusione di plasma da donatori guariti, suggerendo l’effetto benefico della terapia [68].
In un altro studio su 6 pazienti critici, il trattamento con plasma convalescente ha avuto un effetto sulla diffusione virale ma non sul tasso di mortalità [69]. Potrebbero essere necessari studi controllati più ampi per valutare i benefici e i danni del plasma convalescente per valutare l’efficacia e la sicurezza di questo trattamento, affrontando anche la preoccupazione di una possibile malattia potenziata con l’uso della terapia con globuline iperimmuni policlonali [70,71]
Potenti mAb neutralizzanti sono stati isolati da donatori esperti di COVID-19. Diversi studi hanno riportato che gli anticorpi specifici per le proteine SARS-CoV-2 possono essere trovati nella maggior parte dei pazienti COVID-19 entro pochi giorni dalla comparsa dei sintomi [[72], [73], [74]].
Wang e colleghi hanno segnalato in primo luogo due mAb che bloccano l’interazione della proteina virale con il suo recettore umano ACE2 [75]. Poco dopo, molti altri potenti mAb neutralizzanti furono isolati da pazienti convalescenti [[76], [77], [78], [79]]. Un mAb è stato anche isolato da una libreria fagica ottenuta immunizzando topi con un dominio di legame del recettore spike SARS-CoV-2 ricombinante (RBD) [80].
A causa della reattività crociata con la SARS, i ricercatori hanno anche caratterizzato un anticorpo originato da un sopravvissuto alla SARS in grado di neutralizzare SARS-CoV-2 [81]. È stato dimostrato che il trasferimento passivo di mAb neutralizzanti protegge dalle malattie nel modello animale di piccole dimensioni [82].
Anche i primi risultati su pazienti umani erano promettenti. I dati di prova del concetto Ly-CoV555 da un’analisi ad interim di uno studio clinico di fase 2 hanno mostrato un tasso di ospedalizzazione ridotto per i pazienti trattati rispetto al placebo 6, e il cocktail di anticorpi REGN-COV2 ha ridotto rapidamente la carica virale e i sintomi associati nei COVID non ospedalizzati -19 pazienti 7
L’uso corrente di mAb per COVID-19 è limitato alla somministrazione al letto del paziente in studi clinici controllati 8.
Tuttavia, sono previste altre applicazioni. In particolare, un cocktail di più mAb potrebbe evitare mutazioni di fuga virale e ottenere un effetto sinergico superiore [83,84].
Mentre la comunità scientifica lavora allo sviluppo di una pletora di diversi approcci di vaccinazione e farmaci, gli mAb sono molto probabilmente il primo trattamento COVID-19 de novo ad essere sviluppato [85,86].
Crisi sanitarie imminenti e future come la resistenza agli antimicrobici (AMR)
Si verificheranno focolai futuri e pandemie. Un’altra crisi in aumento è la resistenza agli antimicrobici, con una varietà di diversi agenti patogeni che rappresentano una minaccia multipla imminente. Gli anticorpi monoclonali rappresentano un importante strumento terapeutico per combattere la resistenza antimicrobica (AMR) [21,87].
Gli anticorpi sono altamente selettivi, prendono di mira antigeni o tossine di superficie e possono integrare la loro azione con antimicrobici senza il rischio di essere influenzati dai meccanismi di resistenza esistenti.
Hanno un effetto off-target minimo, riducendo l’eliminazione indesiderata dei batteri commensali preservando così la microflora intestinale, che è sempre più riconosciuta come contributore fondamentale per la salute umana [88]. Inoltre, possono contribuire a limitare l’uso di antibiotici, il che potrebbe comportare una pressione meno selettiva per l’emergere di ceppi resistenti.
I limiti nell’uso degli mAb per trattare i batteri risiedono nei meccanismi di fuga di questi patogeni, inclusa la produzione di una capsula o di un biofilm che nasconde la superficie batterica dall’essere presa di mira dagli anticorpi, la variabilità degli epitopi situati sugli esopolisaccaridi (cioè esistono diversi sierotipi) , l’inibizione del reclutamento delle cellule immunitarie e la secrezione di proteasi [87].
Infatti, sono stati riscontrati fallimenti nella lotta contro l’infezione da Staphylococcus aureus quando un singolo antigene è stato preso di mira [89]. Tuttavia, gli anticorpi o le combinazioni di nuova generazione potrebbero superare i limiti degli studi precedentemente falliti. Suvratoxumab (MEDI4893) e AR-301, mirati alla tossina alfa di S. aureus, sono attualmente in fase di valutazione in pazienti affetti da polmonite acquisita in ospedale.
Suvratoxumab ha dimostrato di avere una riduzione del rischio relativo del 31,9% di polmonite da S. aureus rispetto al placebo, ma i risultati non sono stati statisticamente significativi [90]. Un approccio simile nella stessa popolazione target è stato perseguito con un cocktail di due mAb, ASN100, che ha neutralizzato la tossina alfa e 5 leucocidine aggiuntive [91]. Tuttavia, lo sviluppo clinico di ASN100 è stato interrotto a causa della mancata efficacia in pazienti ad alto rischio ventilati meccanicamente con polmonite da S. aureus (NCT02940626).
L’ingegneria mAb e nuovi formati apriranno la strada verso trattamenti efficaci per le malattie infettive
Gli anticorpi hanno dimostrato il loro alto valore nella terapia antitumorale, diventando trattamenti di prima scelta per diversi tumori. La scoperta nell’area della terapia del tumore si sta espandendo verso approcci innovativi che aumentano l’efficacia dei trattamenti con anticorpi, inclusi formati alternativi come gli anticorpi bifunzionali e le terapie combinate [92]. Da questi approcci è possibile trarre insegnamenti e applicarli per trattare le infezioni.
Questa conoscenza, insieme ai recenti apprendimenti dalla sierologia dei sistemi sulle caratteristiche chiave per la funzionalità degli anticorpi e l’avvento di formati simili agli anticorpi non convenzionali attualmente esplorati in modelli pre-clinici, potrebbero aprire la strada verso terapie mAb di successo per batteri, funghi o persino parassiti.
Anticorpi bi-specifici
Negli ultimi cinque decenni sono stati studiati gli anticorpi bi-specifici (bsAbs), che mostrano i Fab che legano due bersagli distinti. Nonostante la promessa di applicazioni terapeutiche estese, i trattamenti basati su bsAbs hanno incontrato numerosi ostacoli. Un esempio notevole è il catumaxomab, che prende di mira l’antigene CD3 dei linfociti T e la molecola di adesione delle cellule epiteliali EpCA.
Dopo essere stato approvato per l’ascite maligna, è stato ritirato dal mercato per gravi eventi avversi dovuti all’attivazione aspecifica delle cellule T nel fegato [93]. La ricerca attiva su bsAbs coinvolge anche agenti di malattie infettive [94]. Gli anticorpi bispecifici sono considerati equivalenti ai cocktail di anticorpi, come è stato osservato durante la neutralizzazione della tossina della pertosse nel modello murino [95].
Un esempio di utilizzo di bsAbs è MGD014, un anticorpo mirato a CD3 e HIV-1 Env, attualmente in sperimentazione clinica di fase 1 (NCT03570918). Questa strategia consente il reclutamento e l’attivazione dei linfociti T nelle cellule infettate e la successiva lisi mediata dai linfociti T [96]. Altri bsAbs esplorativi che abbiamo usato per trattare le infezioni da virus dell’epatite B, citomegalovirus, virus Ebola e Pseudomonas aeruginosa.
Entrambi gli approcci HBV e CMV hanno utilizzato bsAbs anti-CD3 per reindirizzare i linfociti T al sito di infezione e promuovere l’eliminazione del virus [97,98]. Un approccio diverso è stato utilizzato per colpire l’infezione da virus Ebola (EBOV): in un modello di challenge murino, la specificità extracellulare di EBOV GP è stata sfruttata per dirigere bsAbs nell’endosoma durante l’assorbimento virale dove il secondo braccio dell’anticorpo poteva bloccare il sito di legame del Recettore intracellulare EBOV NPC1, che conferisce ampia protezione [99].
Questo approccio “cavallo di troia” è stato utilizzato anche per aumentare l’uccisione contro P. aeruginosa nei topi, impiegando un bsAb specifico per il polisaccaride di superficie Psl e la componente batterica PcrV [100,101]. Sebbene il formato bispecifico possa portare a potenti opzioni terapeutiche, l’attuale limitazione risiede nella corretta progettazione e compatibilità degli effetti meccanicistici dei due bracci.
In caso di Staphylococcus aureus, bsAb che mirava al fattore di aggregazione A (CflA) e alla tossina alfa erano meno protettivi in vivo rispetto al cocktail binario, probabilmente a causa dell’interferenza del braccio anti-ClfA bsAb sulla neutralizzazione della tossina alfa [102,103]. Per espandere ulteriormente la capacità di anticorpi multi-specifici, potrebbe essere impiegato un formato tri-specifico. Questo approccio è stato utilizzato per visualizzare le specificità di tre anticorpi anti-HIV bnAb, che conferivano protezione nei primati non umani contro l’infezione con una miscela di SHIV in contrasto con i singoli bnAb [104].
Anticorpi armati
Negli ultimi anni sono stati sviluppati diversi anticorpi armati con farmaci citotossici o radionuclidi per aumentare il potenziale terapeutico o la risposta immunitaria contro il cancro [105]. La logica degli anticorpi armati è il rilascio selettivo della piccola molecola alle cellule bersaglio, con una maggiore efficienza di internalizzazione e rilascio del farmaco.
È stato segnalato un coniugato anticorpo-antibiotico per il trattamento dell’infezione da Staphylococcus aureus [106]. Gli autori hanno legato un derivato della rifamicina a un mAb mirato all’acido teicoico della parete cellulare, inducendo un controllo dell’infezione superiore rispetto al trattamento standard con vancomicina. Questo approccio potrebbe consentire il targeting selettivo di serbatoi di batteri non replicanti, aprendo a nuove potenziali opzioni di trattamento. Gli anticorpi sono stati utilizzati anche per fornire in modo efficiente antigeni virali in modo mirato.
Gli anticorpi anti-CD19-CD22 combinati con epitopi del virus Epstein-Barr (EBV) limitati per HLA II hanno indotto l’uccisione mediata da cellule T superiori in vitro di più linee cellulari di linfoma di Burkitt rispetto ai soli peptidi EBV [107]. Gli anticorpi armati potrebbero fornire una preziosa opportunità per riprogettare molecole che in precedenza avevano fallito nelle fasi precliniche o cliniche, a causa della mancanza di selettività per i target desiderati [108].
Nanobodies
Gli anticorpi camelidi possono essere composti da due catene come gli altri mammiferi, compreso l’uomo, ma anche da un’unica variante di catena pesante. La parte variabile di questi anticorpi VHH, denominata nanobody, è stata utilizzata per una serie di applicazioni [109]. Come altre classi di anticorpi descritte, i nanobodies trovano la loro principale applicazione in oncologia e infiammazione, ma sono anche sfruttati nella diagnostica [110].
Tra i numerosi candidati in fase di sviluppo, Caplacizumab è l’unico nanobody approvato per l’uso umano, per il trattamento della porpora trombotica trombocitopenica [111,112]. Nanobodies sono stati sviluppati anche contro agenti infettivi, come virus dengue, virus dell’epatite C, poliovirus, norovirus, HIV, virus della rabbia e rotavirus [113]. Il nanobody ALX0171 è stato sviluppato contro l’RSV come prodotto per inalazione.
Nel modello animale, il nanobody ALX0171 ha mostrato effetti terapeutici [114] e sono previsti i risultati di uno studio clinico su neonati ospedalizzati affetti da infezione del tratto respiratorio inferiore da RSV (NCT02979431). Recentemente, nanobodies specifici per SARS-CoV-2 sono stati isolati dai lama, immunizzati con spike di coronavirus stabilizzati in prefusione [115], o mediante panning di visualizzazione dei fagi in vitro del repertorio di camelidi [116].
I nanobodies presentano diversi vantaggi rispetto agli anticorpi convenzionali: dimensioni ridotte, stabilità termica e chimica, adattabilità a più formati, alta solubilità, maggiore penetrazione e targeting nei tessuti in vivo, minore suscettibilità agli ostacoli sterici, mantenimento di affinità antigenica e specificità comparabili degli anticorpi convenzionali [113] . I nanobodies hanno anche degli svantaggi: la scarsa emivita e il rischio di immunogenicità, a causa della loro origine camelide, sono i due principali svantaggi di queste molecole.
Fc modifications
La porzione Fc dell’anticorpo guida una miriade di funzioni effettrici necessarie per eliminare i patogeni e regolare la sua emivita nel flusso sanguigno. Comprendere le funzioni effettrici è importante per l’immunizzazione passiva ma anche per la vaccinazione attiva, per la quale è stato riconosciuto che i titoli specifici del vaccino da soli non sempre predicono l’efficacia [17].
Un esempio dell’importanza della funzione dipendente da Fc viene da studi sull’antrace, in cui mutazioni della classe Fc che aumentano il legame di FcyR migliorano significativamente la protezione in vivo degli anticorpi anti-antrace nei topi umanizzati [117]. L’alterazione del dominio Fc è stata utilizzata per aumentare la citotossicità mediata da anticorpi (ADCC) mediata da NK [118].
È stato dimostrato che gli anticorpi specifici per EBOV che colpiscono la ciotola del calice GP e il circuito di fusione richiedono l’impegno di FcyR per un’attività antivirale in vivo ottimale [119]. Al contrario, nel caso della febbre dengue, il potenziamento della malattia dipendente dagli anticorpi è una preoccupazione fondamentale per la gestione della malattia e la vaccinazione.
Pertanto, gli anticorpi terapeutici possono essere progettati per ridurre le funzioni effettive immunitarie responsabili del potenziamento della malattia dipendente dagli anticorpi (ADE) [120]. Tra le altre, la doppia mutazione LALA (Leu234Ala, Leu235Ala) nella regione IgG1 Fc ha ridotto il legame a FcyR e non ha potenziato l’infezione mantenendo la capacità di neutralizzazione in vitro e in vivo [121].
Poiché la maggior parte degli anticorpi autorizzati e dei relativi sforzi di sviluppo si basano sull’uso di anticorpi di classe IgG, la glicosilazione è stata ampiamente sfruttata per regolare il legame FcR e l’emivita dell’anticorpo. Studi esplorativi stanno accumulando prove del ruolo della glicosilazione nelle malattie infettive [122].
Un esempio notevole è la rimozione del fucosio dagli anticorpi IgG, che si traduce in una maggiore affinità per FcyRIIIa e nell’effetto citotossico [123,124]. A parte gli effetti cellulo-mediati, è stato condotto un ampio lavoro per manipolare la sequenza e la glicosilazione per alterare l’attivazione del complemento [125], comprese le mutazioni puntiformi che influenzano l’esamerizzazione degli anticorpi e l’accresciuta deposizione del complemento [126] o l’ibridazione dell’isotipo [127].
L’emivita è fondamentale anche per le terapie a base di mAb, poiché influisce sulla persistenza e sull’attività del siero. L’estensione dell’emivita è importante in caso di HIV, dove i bnAbs a lunga durata d’azione possono fornire un’alternativa alla terapia antiretrovirale di routine. In uno studio di Fase 1 che ha coinvolto VRC01, un bnAb che lega CD4, l’incorporazione di mutazioni Fc (M428 L e N434S) ha reso l’emivita in vivo 4 volte maggiore rispetto a VRC01 non modificato [128].
Un altro esempio è nirsevimab (MEDI8897), un anticorpo umano altamente potente ottimizzato dall’anticorpo D25, che prende di mira la conformazione pre-fusione della proteina F dell’RSV. Nei modelli animali, è 9 volte più potente del palivizumab nel ridurre la carica virale polmonare e con un’emivita triplicata grazie a tre sostituzioni di amminoacidi nella regione Fc [129]. Nei neonati prematuri, l’emivita di nirsevimab era di 62,5-72,9 giorni [130]; e una singola iniezione intramuscolare ha indotto una protezione del 70% dall’infezione del tratto respiratorio inferiore associata a RSV per tutta la stagione di RSV [24].
A parte la sequenza del dominio Fc e l’alterazione della glicosilazione, lo switch isotipico può essere utilizzato per aumentare l’efficacia e l’homing. In particolare, l’IgA è un isotipo ben studiato per l’immunità della mucosa [131]. Esempi di effetto protettivo di IgA mAb contro la tubercolosi o l’influenza negli animali sono stati precedentemente pubblicati [132,133]. Più recentemente, è stata isolata un’IgA reattiva al SARS-CoV-2, con potente attività neutralizzante [134].
Anticorpi codificati per DNA-RNA
Gli anticorpi monoclonali con codifica nucleotidica progettati sinteticamente sono un nuovo metodo di somministrazione per la terapia con anticorpi. I vantaggi sono il design più semplice e la produzione più economica, molto simile ai vaccini a subunità basati su nucleotidi, ma anche la possibilità di ottenere titoli più elevati e per periodi di tempo prolungati.
Gli anticorpi codificati per DNA (DMAbs) – forniti tramite iniezione di DNA plasmidico ed elettroporazione – sono stati utilizzati in modelli preclinici per il trattamento del cancro [[135], [136], [137]] e delle malattie cardiovascolari [138], ma anche per la profilassi dell’infezione.
I topi hanno ricevuto una singola inoculazione di A DMAb anti-influenzale e sono sopravvissuti alla sfida virale letale, una protezione simile ottenuta mediante la somministrazione di anticorpi convenzionali [139]. Inoltre, la protezione dalla provocazione virale è stata ottenuta anche mediante una singola iniezione intramuscolare di un virus anti-chikungunya DMAb, che ha conferito titoli sierici più rapidamente rispetto al vaccino a DNA [140].
Negli ultimi anni, anche l’espressione di mAb in vivo basata su mRNA è entrata in campo [141]. Il primo mAb lanciato da un mRNA modificato con nucleosidi formulato con nanoparticelle lipidiche (LNP) è stato VRC01, un anticorpo contro l’HIV, che ha superato l’iniezione di mAb VRC01 ricombinante purificato, con livelli sierici più alti e più durevoli [142].
La fattibilità degli anticorpi lanciati da mRNA è stata ulteriormente dimostrata in modelli preclinici di rabbia, botulismo e linfoma [143]. È interessante notare che l’mRNA è stato utilizzato per ottenere il rilascio sito-specifico di anticorpi: l’mRNA nudo codificante per Palivizumab, un anticorpo anti-RSV, è stato somministrato tramite aerosol intratracheale, con conseguente produzione locale e riduzione dell’infezione da RSV post-challenge [144].
Un mAb neutralizzante molto potente anti-chikungunya isolato da cellule B umane di un sopravvissuto ha indotto protezione dall’infezione virale nei topi e nei macachi quando somministrato per via endovenosa come mRNA incapsulato in nanoparticelle lipidiche. I risultati preclinici ottenuti in questo studio hanno aperto la strada per l’inizio di una sperimentazione clinica di immunoterapia passiva basata su mRNA per l’infezione da chikungunya umana attualmente in corso [145].
Conclusioni
Nell’era COVID-19, stiamo osservando un salto di qualità nel numero di anticorpi policlonali e monoclonali in fase di sviluppo, nonché di vaccini, realizzati con diverse tecnologie. Possiamo aspettarci una ricchezza di dati preclinici e clinici, per informare la biologia dei sistemi e la verifica delle ipotesi.
La conoscenza scientifica acquisita attorno a un singolo agente patogeno sarà senza precedenti. Il confronto dei dati di efficacia dell’immunizzazione passiva e attiva aiuterà a deconvolgere i complessi set di dati.
Le future crisi sanitarie trarranno beneficio da questo balzo in avanti nella scienza, tecnologia e preparazione alle pandemie (Fig. 3). L’importante ruolo degli mAb sarà ulteriormente alimentato dall’idea che possono essere rapidamente isolati, testati e prodotti su larga scala, che sono sicuri e possono teoricamente essere utilizzati in qualsiasi paziente.
La terapia con MAb in modelli animali di infezione da SARS-CoV-2 ha dimostrato il potenziale beneficio delle terapie basate su mAb e sono attesi con impazienza i risultati degli studi clinici che ne valutano l’efficacia negli esseri umani.
In questo periodo di rapido progresso scientifico, sono state prese in considerazione anche tecnologie innovative per progettare anticorpi anti-SARS-CoV-2. Esempi sono i costrutti di anticorpi a catena singola e gli mAbs progettati da Fc per evitare il potenziamento dipendente dagli anticorpi (ADE).
La tecnologia della piattaforma RNA, utilizzata per uno dei vaccini COVID-19 più avanzati nello sviluppo clinico, potrebbe presto diventare uno strumento per fornire una semplicità senza pari del disegno vettoriale e della produzione di anticorpi, riducendo i costi [146]. Inoltre, l’uso di cocktail di anticorpi potrebbe guidare lo sviluppo di preparati con maggiore efficacia.
I progressi dei metodi di scoperta potrebbero migliorare ulteriormente l’identificazione degli mAb “migliori della categoria” e il loro sviluppo. Un recente rapporto ha descritto l’uso dell’analisi basata su calcolo per identificare membri aggiuntivi di una classe di monoclonali specifici per l’influenza [147].
Questo approccio potrebbe portare a uno sviluppo più rapido di mAb con caratteristiche di interesse e, utilizzando la vaccinologia inversa 2.0 [7], alla scoperta di antigeni per futuri, migliori vaccini.
È importante considerare, tuttavia, che l’accessibilità è ancora un importante ostacolo per le opzioni di prevenzione e trattamento basate su mAb. Nonostante il rapido progresso delle tecnologie di piattaforma e la diminuzione dei costi di produzione di mAb, i paesi a basso reddito potrebbero essere gli ultimi ad avere accesso a questo tipo di cura.
link di riferimento: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7670927/
