Oligodesoxinucleótido CpG

Los oligodesoxinucleótidos CpG (o CpG ODN ) son moléculas cortas de ADN sintético monocatenario que contienen un desoxinucleótido de citosina trifosfato ("C") seguido de un desoxinucleótido de guanina trifosfato ("G"). La "p" se refiere al enlace fosfodiéster entre nucleótidos consecutivos, aunque algunos ODN tienen una estructura de fosforotioato (PS) modificada. Cuando estos motivos CpG no están metilados , actúan como inmunoestimulantes . ^{[ 1 ]} Los motivos CpG se consideran patrones moleculares asociados a patógenos ( PAMP ) debido a su abundancia en genomas microbianos, pero su rareza en genomas de vertebrados. ^{[ 2 ]} El PAMP CpG es reconocido por el receptor de reconocimiento de patrones ( PRR ) Receptor tipo Toll 9 ( TLR9 ), que se expresa constitutivamente solo en células B y células dendríticas plasmocitoides (pDC) en humanos y otros primates superiores. ^{[ 3 ]}

Desde 1893, se ha reconocido que la toxina de Coley , una mezcla de lisado de células bacterianas, tiene propiedades inmunoestimuladoras que podrían reducir la progresión de algunos carcinomas , ^{[ 4 ]} pero no fue hasta 1983 que Tokunaga et al. identificaron específicamente el ADN bacteriano como el componente subyacente del lisado que provocó la respuesta. ^{[ 5 ]} Luego, en 1995, Krieg et al. demostraron que el motivo CpG dentro del ADN bacteriano era responsable de los efectos inmunoestimuladores y desarrollaron CpG ODN sintéticos. ^{[ 6 ]} Desde entonces, los CpG ODN sintéticos han sido el foco de una intensa investigación debido a la respuesta proinflamatoria de tipo I que provocan y su uso exitoso como adyuvantes de vacunas .

Los ODN CpG sintéticos se diferencian del ADN microbiano en que poseen una cadena principal fosforotioada (PS) parcial o completamente, en lugar de la típica cadena principal fosfodiéster, y una cola de poli-G en el extremo 3', el extremo 5' o ambos. La modificación PS protege al ODN de la degradación por nucleasas como la DNasa en el organismo, y la cola de poli-G mejora la captación celular. ^{[ 7 ]} Las colas de poli-G forman tétradas intermoleculares que dan lugar a agregados de alto peso molecular. Estos agregados son responsables del aumento de actividad que confiere la secuencia de poli-G; no la secuencia en sí. ^{[ 8 ]} Se ha demostrado que numerosas secuencias estimulan el TLR9 con variaciones en el número y la ubicación de los dímeros CpG, así como en las secuencias de bases precisas que flanquean los dímeros CpG. Esto llevó a la creación de cinco clases o categorías no oficiales de ODN CpG basadas en su secuencia, estructuras secundarias y efecto sobre las células mononucleares de sangre periférica humana ( PBMC ). Las cinco clases son Clase A (Tipo D), Clase B (Tipo K), Clase C y Clase P. ^{[ 9 ]} Durante el proceso de descubrimiento, las "Clases" no se definieron hasta mucho más tarde, cuando se hizo evidente que los ODN con ciertas características provocaban respuestas específicas. Por ello, la mayoría de los ODN mencionados en la literatura utilizan números (p. ej., ODN 2006, ODN 2007, ODN 2216, ODN D35, ODN K3, etc.). Estos números son arbitrarios y provienen de pruebas realizadas con un gran número de ODN con ligeras variaciones en un intento por encontrar la secuencia óptima. Además, algunos artículos dan nombres diferentes a ODN descritos previamente, lo que complica aún más la convención de nomenclatura.

Uno de los primeros ODN de Clase A, el ODN 2216, fue descrito en 2001 por Krug et al. ^{[ 10 ].} Esta clase de ODN era claramente diferente del ODN de Clase B descrito previamente (es decir, ODN 2006) en que estimulaba la producción de grandes cantidades de interferones de Tipo I , siendo el más importante el IFNα, e inducía la maduración de las células dendríticas plasmocitoides. Los ODN de Clase A también son potentes activadores de las células NK a través de la señalización indirecta de citocinas .

Características estructurales que definen la clase A ODN:

• La presencia de una secuencia poli-G en el extremo 5', en el extremo 3' o en ambos.
• Una secuencia palíndroma interna
• Dinucleótidos GC contenidos dentro del palíndromo interno
• Una estructura principal parcialmente modificada con PS

Los ODN de clase A suelen contener de 7 a 10 bases modificadas con PS en uno o ambos extremos, lo que les confiere resistencia a la degradación por nucleasas y aumenta su longevidad. Las reglas anteriores definen estrictamente la clase, pero es posible que exista variabilidad en la secuencia dentro de estas reglas. Cabe destacar que los cambios en la secuencia afectarán la magnitud de la respuesta. Por ejemplo, la secuencia palíndroma interna puede tener de 4 a 8 pares de bases y variar en el orden de las bases; sin embargo, se ha observado que el patrón 5'- Pu Pu CG Pu Py CG Py Py-3' es el más activo en comparación con otras secuencias. La cola de poli-G presente en ambos extremos de la cadena de ADN puede variar en longitud e incluso en número (los de tipo D solo tienen una secuencia de poli-G en el extremo 3'), pero su presencia es fundamental para la actividad de la molécula.

Krieg et al. fue el primero en describir los ODN de clase B en 1995. ^{[ 6 ]} Los ODN de clase B (es decir, ODN 2007) son potentes estimuladores de la maduración de las células B y los monocitos humanos. También estimulan la maduración de las pDC, pero en menor medida que los ODN de clase A y cantidades muy pequeñas de IFNα.

Características estructurales que definen la clase B ODN:

• Uno o más motivos CpG de 6 nucleótidos 5'-Pu Py CG Py Pu-3'
• Una estructura principal completamente fosforotioada (modificada con PS)
• Generalmente de 18 a 28 nucleótidos de longitud.

Los ODN más fuertes de esta clase tienen tres secuencias de 6 nucleótidos. ^{[ 11 ]} Los ODN B se han estudiado ampliamente como agentes terapéuticos debido a su capacidad para inducir una fuerte respuesta inmune humoral, lo que los hace ideales como adyuvantes de vacunas .