Alzheimer e Parkinson: Abbiamo Creato Anticorpi “Intelligenti” in Modo Sorprendentemente Facile!

Ciao a tutti! Oggi voglio raccontarvi di qualcosa di davvero entusiasmante a cui abbiamo lavorato, qualcosa che potrebbe aprire nuove strade nella lotta contro malattie terribili come l’Alzheimer e il Parkinson. Parliamo di anticorpi, quelle fantastiche molecole che il nostro sistema immunitario usa per difenderci. Ma non anticorpi qualsiasi: parliamo di anticorpi “intelligenti”, capaci di riconoscere nemici molto specifici e sfuggenti: le fibrille amiloidi.

Il Nemico Invisibile: Le Fibrille Amiloidi

Cosa sono queste fibrille amiloidi? Immaginate delle proteine nel nostro cervello che, per qualche motivo, iniziano a “sbagliare forma”, ad aggregarsi in strutture lunghe e filamentose, insolubili. Queste strutture, le fibrille, sono associate a molte malattie neurodegenerative. Ad esempio, aggregati della proteina tau sono legati all’Alzheimer, mentre quelli della proteina alfa-sinucleina sono collegati al Parkinson.

Il problema è che queste proteine esistono anche in forma “normale”, solubile e innocua (il monomero). Per sviluppare terapie efficaci, come gli anticorpi terapeutici, abbiamo bisogno di molecole che attacchino solo la forma aggregata e dannosa (la fibrilla), ignorando quella normale. Devono avere una specificità conformazionale altissima, cioè riconoscere la forma tridimensionale specifica dell’aggregato.

La Sfida: Creare Anticorpi “Su Misura”

Generare questi anticorpi super-specifici è sempre stato un percorso ad ostacoli. I metodi tradizionali spesso richiedono:

• L’immunizzazione di animali, un processo lungo, costoso e che solleva questioni etiche.
• La successiva “umanizzazione” degli anticorpi prodotti dagli animali, per evitare che il nostro sistema immunitario li rigetti.
• Un sacco di tentativi ed errori, perché è difficile “insegnare” al sistema immunitario a distinguere così finemente tra la forma buona e quella cattiva della stessa proteina.

Spesso, gli anticorpi ottenuti non sono ottimali: magari legano anche la proteina normale, o hanno una bassa affinità (cioè non si legano abbastanza forte al bersaglio), o ancora mostrano “polireattività”, legandosi un po’ a caso ad altre molecole nel corpo (basso legame off-target).

La Nostra Idea Rivoluzionaria: Lievito, FACS e Punti Quantici

E se potessimo bypassare tutto questo? Se potessimo creare anticorpi completamente umani, altamente specifici e potenti, direttamente in laboratorio, senza usare animali e in modo più prevedibile? È qui che entra in gioco la nostra ricerca.

Abbiamo pensato: perché non usare una “biblioteca” di anticorpi umani già esistente? Ne abbiamo scelta una pubblica, sviluppata più di vent’anni fa, quindi niente di segreto o proprietario. Questa biblioteca contiene miliardi di varianti di anticorpi umani. La sfida era trovare, in mezzo a questa folla, quelli giusti per le fibrille amiloidi.

Qui entra in gioco la tecnologia del yeast-surface display (display sulla superficie del lievito). In pratica, “istruiamo” delle cellule di lievito a esporre sulla loro superficie uno specifico tipo di anticorpo dalla nostra biblioteca. Ogni cellula di lievito diventa una piccola “vetrina” per un anticorpo diverso.

Ora, come selezioniamo le cellule che espongono l’anticorpo giusto? Abbiamo usato le fibrille amiloidi (di tau o alfa-sinucleina) come “esca”. Ma siccome le fibrille sono insolubili, non è facile usarle nei metodi di selezione più potenti, come il FACS (Fluorescence-Activated Cell Sorting). Il FACS è una macchina incredibile che può analizzare e separare cellule una per una a velocità pazzesca, basandosi su segnali fluorescenti.

La nostra trovata è stata quella di legare le fibrille amiloidi a dei punti quantici (Quantum Dots, QDs). I QDs sono nanocristalli che emettono luce fluorescente molto intensa. Così, quando un anticorpo sulla superficie del lievito si lega alla fibrilla marcata con QD, la cellula di lievito diventa fluorescente!

Usando il FACS, abbiamo potuto fare selezioni molto precise e quantitative:

1. Selezione Positiva: Abbiamo isolato le cellule di lievito che diventavano fluorescenti, cioè quelle che legavano le fibrille marcate con QD. Potevamo anche selezionare quelle che legavano più forte (più fluorescenti).
2. Selezione Negativa: Abbiamo scartato le cellule che legavano la forma monomerica (normale) della proteina, assicurandoci così l’alta specificità conformazionale.
3. Controllo Qualità: Potevamo anche verificare che l’anticorpo fosse ben espresso sulla superficie del lievito.

Questo approccio multi-parametrico ci ha permesso di “pescare” con precisione gli anticorpi con le caratteristiche desiderate: alta affinità per le fibrille, alta specificità conformazionale e buona espressione.

Successo su Due Fronti: Tau (Alzheimer) e Alfa-Sinucleina (Parkinson)

Abbiamo applicato questo metodo prima alle fibrille di tau. Dopo alcuni cicli di selezione e affinamento (un processo chiamato “maturazione dell’affinità”, dove abbiamo introdotto piccole mutazioni per migliorare ulteriormente il legame), abbiamo isolato degli anticorpi davvero promettenti. Uno in particolare, che abbiamo chiamato ATA1.459.3, ha mostrato un’affinità e una specificità conformazionale paragonabili, se non superiori, a quelle di un anticorpo anti-tau testato in studi clinici, zagotenemab. E la cosa incredibile è che il nostro anticorpo riconosce una regione diversa della proteina tau rispetto a zagotenemab!

Non contenti, abbiamo ripetuto l’intero processo usando la stessa biblioteca di anticorpi umani e la stessa tecnica, ma questa volta con le fibrille di alfa-sinucleina, legate al Parkinson. Anche qui, successo! Abbiamo isolato anticorpi, come H2.7, che hanno dimostrato affinità e specificità conformazionale superiori a quelle di un altro anticorpo clinico, cinpanemab.

La Prova del Nove: Funzionano nel Cervello?

Ok, gli anticorpi funzionano bene in provetta, ma riconoscono le vere fibrille patologiche nel contesto complesso del cervello? Abbiamo testato i nostri migliori candidati (ATA1.459.3 per tau e H2.7 per alfa-sinucleina) su campioni di tessuto cerebrale:

• Modelli animali: Hanno riconosciuto specificamente gli aggregati nei cervelli di topi transgenici che sviluppano patologie simili all’Alzheimer (per tau) o al Parkinson (per alfa-sinucleina).
• Tessuto umano: Hanno colorato selettivamente le strutture patologiche (come placche neurofibrillari e corpi di Lewy) in campioni di cervello di pazienti affetti da Alzheimer, PSP (Paralisi Sopranucleare Progressiva, un’altra taupatia) e Malattia a Corpi di Lewy/Parkinson, mostrando una chiara distinzione rispetto ai cervelli di controllo sani.

Importante: abbiamo anche verificato che l’anticorpo anti-tau non riconoscesse gli aggregati di alfa-sinucleina e viceversa, confermando la loro specificità non solo per la conformazione, ma anche per la sequenza proteica.

Non Solo Efficaci, Ma Anche “Drug-Like”

Un anticorpo, per diventare un farmaco, non deve solo legare bene il suo bersaglio. Deve anche avere buone proprietà biofisiche:

• Stabilità: Deve resistere alle condizioni del corpo senza degradarsi. I nostri anticorpi hanno mostrato ottime temperature di fusione (un indice di stabilità), paragonabili a quelle degli anticorpi clinici.
• Bassa auto-associazione: Non devono “appiccicarsi” tra loro quando sono a concentrazioni elevate (come nelle formulazioni farmaceutiche), altrimenti la soluzione diventa viscosa o torbida. I nostri migliori candidati hanno mostrato bassa tendenza all’auto-associazione.
• Basso legame aspecifico (off-target): Devono legarsi solo al loro bersaglio, non ad altre molecole a caso. Qui i risultati sono stati misti: i nostri anticorpi anti-tau si sono comportati molto bene, mostrando meno legame aspecifico di zagotenemab. Gli anticorpi anti-alfa-sinucleina, pur essendo ottimi per affinità e specificità, hanno mostrato un legame aspecifico un po’ più alto di cinpanemab, un aspetto che potrebbe richiedere ulteriore ottimizzazione.

Nel complesso, però, abbiamo dimostrato che da una singola biblioteca umana non immune, usando il nostro metodo basato su lievito e FACS con QDs, possiamo generare anticorpi con un pacchetto di proprietà “drug-like” che rivaleggiano o superano quelle di anticorpi sviluppati con metodi tradizionali e molto più laboriosi.

Cosa Significa Tutto Questo?

Abbiamo sviluppato un approccio che sembra essere semplice, generale e potente per generare anticorpi umani conformazionali di alta qualità contro antigeni difficili come le fibrille amiloidi. Questo apre scenari molto interessanti:

• Ricerca: Poter generare facilmente anticorpi specifici per diverse conformazioni di aggregati proteici aiuterà a studiare meglio i meccanismi delle malattie neurodegenerative.
• Diagnostica: Questi anticorpi potrebbero diventare strumenti diagnostici più precisi.
• Terapia: Apre la strada allo sviluppo più rapido ed efficiente di nuovi candidati farmaci anticorpali, non solo per Alzheimer e Parkinson, ma potenzialmente per altre malattie legate ad aggregati proteici o persino per bersagli complessi come le proteine di membrana.

La cosa forse più sorprendente è che non abbiamo avuto bisogno di biblioteche di anticorpi super-speciali o di processi immunitari. Una “vecchia” biblioteca pubblica e un uso intelligente delle tecnologie di display e sorting si sono rivelati sufficienti. A volte, le soluzioni più eleganti sono più semplici di quanto si pensi!

Siamo davvero entusiasti delle potenzialità di questo metodo e speriamo che possa contribuire a fare passi avanti significativi nella lotta contro queste malattie devastanti.

Fonte: Springer