Biblioteca de fagos para geração de anticorpos recombinantes: novas abordagens para o diagnóstico e terapia de infecções causadas por diferentes patótipos de Escherichia coli

Resumo

Anticorpos são produzidos pela resposta imune a antígenos estranhos, porém essa resposta é limitada ao sistema imunológico de um indivíduo e, por essa razão, os anticorpos sintéticos possibilitam aplicações além dos anticorpos naturais. Os anticorpos recombinantes podem ser obtidos a partir de bibliotecas de anticorpos sintéticos através da utilização de diversas tecnologias, entre as quais tecnologia de apresentação em fagos (Zhou et al N. Biotechnol 28: 448-452, 2011; Miersch & Sidhu, Methods, 57: 486-498, 2012; Adams & Sidhu, Curr. Opin. Struct. Biol. 24: 1-9, 2014). Na apresentação de fagos, bilhões de fragmentos de anticorpo, tais como Fabs e scFvs, são fusionados a proteínas de revestimento do fago que são exibidas na superfície de partículas do fago. Estes podem então ser pesquisados para a ligação a um determinado alvo, em elevado rendimento (Sidhu & Fellouse, Nat Chem Biol 2:682-688, 2006; Nelson & Sidhu, Methods Mol Biol 899: 27-41, 2012; Rajan e Sidhu, Methods Enzymol 502: 3-23, 2012). Os anticorpos sintéticos gerados desta maneira podem ser subclonados e produzidos in vitro em diferentes formatos de anticorpos adaptados à aplicação desejável, e eles também podem ser otimizados por engenharia genética adicional para obter anticorpos com alta afinidade e alta especificidade para o alvo.As toxinas são definidas como qualquer substância capaz de causar danos aos organismos e constituem uma parte importante dos fatores de virulência que medeiam os efeitos nocivos gerados pelas bactérias patogênicas (Ivarsson et al. Angew. Chem. Int. 51: 4024-4045, 2012). As mesmas bactérias podem apresentar diferentes classes de toxinas, por exemplo, Escherichia coli patogênica (E. coli) secretam várias toxinas entre seus patotipos. E. coli produtora de toxina Shiga produzem as toxinas Stx do tipo AB5, sendo o seu receptor o GB3; E. coli enteropatogênica e enterohemorrágica produzem a toxina EspB/EspD, responsável pela formação de poros na membrana através dos quais as proteínas são translocadas pelo SST3; E. coli enterotoxigênica produz a toxina termolábil, também do tipo AB5, reconhecida pelo receptor GM1, e uma toxina termoestável capaz de ativar a guanilato ciclase; e E. coli uropatogênica produz hemolisina, que forma poros na membrana do hospedeiro, bem como o fator necrosante citotóxico, uma toxina capaz de ativar GTPases e alterar a estrutura do citoesqueleto (Lemichez et al. Mol. Microbiol. 24:1061-1070, Kaper et al., Nat. Rev. Microbiol. 2: 123-140, 2004; Ruiz-Pérez & Nataro, Cell. Mol. Life Sci. 71: 745-770, 2014). Esses diferentes patotipos de E. coli são responsáveis por distintas patologias com ônus econômico e social tanto nos países em desenvolvimento quanto nos industrializados.Ao longo dos anos, nosso grupo de pesquisa no Laboratório de Bacteriologia do Instituto Butantan obteve com sucesso anticorpos (policlonais e monoclonais) contra toxinas de E. coli, bem como desenvolvemos e padronizamos métodos diagnósticos para os patotipos de E. coli diarreiogênica epidemiologicamente importantes. A fim de superar o uso de animais e cultura celular tradicionalmente utilizados na produção de anticorpos, iniciamos uma colaboração com o grupo do Dr. Sidhu para implementar a tecnologia de anticorpos recombinantes em nosso laboratório. Até agora, obtivemos anticorpos recombinantes contra toxinas Stx em dois formatos (scFv e Fab) (Luz et al. PLoS One 10: 3, 2015; Luz et al. Antibodies 7: 9, 2018). Os fragmentos scFv são uma ferramenta produzida por bactérias para uso em um teste de diagnóstico rápido, fornecendo uma alternativa para o diagnóstico de STEC. O Fab, uma molécula monovalente humana produzida em bactérias, é capaz de neutralizar a citotoxicidade de Stx in vitro. (AU)