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Produção e Desenvolvimento de CARs: Pequenos detalhes nas escolhas dos domínios fazem diferença

- Por Brenno Sessa -


Parte do processo de desenvolvimento de novos receptores quiméricos (CARs) é a escolha do domínio de reconhecimento de antígeno, normalmente derivado de um anticorpo. Além da limitação na escolha de alvos, pela potencial expressão em outros tecidos, um grande impedimento na geração de novos CARs é se eles serão capazes de se ligar devidamente ao seu alvo, e induzir resposta de forma dependente da sua presença. O funcionamento desses domínios não é uma dadiva, pois uma vez associados a membrana, na estrutura de um fragmento variável de cadeia única (scFv), não se encontram na sua condição fisiológica para que seja esperado o mesmo resultado.


A transformação de um anticorpo em um scFv permite que o mesmo seja utilizado em um CAR, mas pode vir acompanhado de algumas desvantagens. Os scFvs podem formar multímeros, localizando múltiplos receptores na membrana. Os CARs podem formar ainda estruturas mais complexas, por apresentarem domínios transmembrana e intracelulares capazes de formar dímeros entre receptores quiméricos, ou com o receptor endógeno do qual ele se deriva. Essa condição permite que a sinalização do CAR seja potencializada pelas interações intracelulares do complexo, ao passo que permite também efeitos indesejados no funcionamento. Os receptores podem tanto não serem capazes de reconhecer seus alvos pelas restrições de mobilidade impostas pelas interações nas porções extracelulares, quanto apresentarem uma ativação tônica incompatível com o propósito da terapia.


Figura 1: CARs são capazes da formação de multímeros. O reconhecimento entre a cadeia leve e pesada pode ocorrer entre moléculas de scFv, formando múltímeros.


A ativação basal, ou tônica, de linfócitos T é um mecanismo natural pelo qual a sobrevivência dessas células, assim como a resposta a detecção de antígeno, é assegurada e regulada. Essa ativação tônica entretanto, é deturpada em CARs por não serem naturais, sendo necessários ajustes para evitar efeitos negativos. A sinalização prologada, exacerbada e independente do antígeno causa uma série de características indesejadas, trazendo risco a terapia. Dentre elas destacam-se uma grande aumento na proliferação, superprodução de citocinas, e redução na capacidade antitumoral, relacionada ao perfil celular mais exausto induzido pela ativação contínua.


Em trabalhos recentes, o grupo de Naoki Okada tem trabalhado no desenvolvimento de novos receptores, e lidam com parte dessas questões presentes no desenvolvimento de CARs a partir da segunda geração. Uma das formas de sobrepujar a questão dos domínios extracelulares e potenciais problemas na expressão de novos CARs é a substituição das CDRs (complementary determining regions) de um CAR preestabelecido, pelas CDRs do anticorpo com a especificidade desejada. Essa abordagem evita problemas de retenção do receptor em compartimentos celulares durante a sua produção por usar um arcabouço sabidamente funcional, mas não resolve questões relacionadas a particularidades do novo receptor.


Figura 2: Efeitos da alça no funcionamento de um CAR. Com o uso de uma alça não-apropriada, bons receptores em potencial não são capazes de reconhecer o antígeno por um impedimento estérico, onde o epítopo do CAR não é capaz de alcançar o parátopo na molécula alvo.


A região da alça do receptor possui grande papel no processo de reconhecimento do antígeno pelo CAR. O reconhecimento de antígenos cujo parátopo se encontra muito próximo da membrana normalmente precisa de uma alça mais flexível, para que sejam acessados pelo CAR. Em última instância, o processo de produção de novos CARs ainda é laborioso e relativamente artesanal, a pesar dos avanços constantes que facilitam seu desenvolvimento.



Referências


Fujiwara, K., Masutani, M., Tachibana, M., Okada, N. (2020). Impact of scFv structure in chimeric antigen receptor on receptor expression. Efficiency and antigen recognition properties. Biochemical and Biophysical Research Communications. Vol. 527, Issue 2, pp. 350-357.


Fujiwara, K., Tsunei, A., Kusabuka, H., Ogaki, E., Tachibana, M., Okada, N. (2020). Hinge and Transmembrane Domains of Chimeric Antigen Receptor Regulate Receptor Expression and Signaling Threshold. Cells. Vol. 9, Issue 5.


Ajina, A., Maher, J. (2018). Strategies to Address Chimeric Antigen Receptor Tonic Signaling. Mol Cancer Ther. Vol. 17, Issue 9.


Jayaraman, J., Mellody, M.P., Hou, A.J., Desaii, R.P., Fung, A.W., Pham, A.H.T., Chen, Y.Y., Zhao, W. (2020). CAR-T design: Elements and their synergistic function. EBioMedicine. Vol. 58.


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