ligando Optimer

Los ligandos Optimer son moléculas cortas de oligonucleótidos sintéticos compuestas de ADN o ARN que se unen a una molécula diana específica. Están diseñados para unirse a sus moléculas diana con una afinidad típicamente en el rango nanomolar bajo. ^{[ 1 ]} Los Optimers pueden utilizarse como miméticos de anticuerpos en diversas aplicaciones, ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]} y se han optimizado para aumentar su estabilidad, reducir su peso molecular y ofrecer mayor escalabilidad y consistencia en la fabricación en comparación con las moléculas de aptámeros estándar . ^{[ 5 ]}

Los ligandos Optimer están compuestos por polímeros de ADN o ARN monocatenarios. Estas moléculas de ácido nucleico pueden presentar apareamiento de bases afines para producir secciones de ADN o ARN bicatenario dentro de las moléculas Optimer. Los ligandos Optimer forman estructuras secundarias y terciarias con apareamiento de bases interno compatible en porciones específicas del ligando, cuando sea posible, de acuerdo con la secuencia específica. Dado que no todas las bases en la secuencia Optimer serán compatibles para el apareamiento bicatenario interno, las regiones de bucle y abultamiento monocatenario permanecerán en las estructuras secundarias y terciarias, donde los grupos aceptores y donadores de enlaces de hidrógeno están expuestos y disponibles para interactuar con el objetivo seleccionado para la unión y el acoplamiento al objetivo. ^{[ 5 ]}

La biblioteca Optimer , que se examina para identificar ligandos específicos, consta de 10¹⁴ ^secuencias que forman diferentes estructuras variables dependientes de la secuencia. ^{[ 6 ]} La amplia diversidad de esta biblioteca permite la unión a dianas de diversas moléculas. Las moléculas Optimer pueden unirse a hendiduras y epítopos expuestos en proteínas y dianas celulares, y pueden envolver dianas de moléculas pequeñas. ^{[ 7 ]} Esto permite un mayor rango de dianas en comparación con la tecnología de anticuerpos tradicional , que presenta limitaciones para unirse con precisión a dianas de moléculas pequeñas. ^{[ 8 ]}

Dado que la tecnología Optimer se basa en aptámeros, los ligandos Optimer tienen la capacidad de funcionar como interruptores estructurales reversibles , cambiando su estructura al unirse a su molécula diana. Esta unión y liberación reversible de la molécula diana permite la regeneración del ligando Optimer, que puede utilizarse para la detección continua en tiempo real para el monitoreo biológico. ^{[ 9 ]}

Desarrollados como una tecnología de aptámeros de próxima generación , los ligandos Optimer se produjeron para mejorar el rendimiento, la capacidad de fabricación y la comercialización de los aptámeros. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

Los ligandos Optimer se seleccionan mediante un proceso de cribado in vitro automatizado y de alto rendimiento . La plataforma Optimer integra tres plataformas de descubrimiento distintas para optimizar el proceso según el tipo de diana. Partiendo de una biblioteca diversa de posibles ligandos de ácidos nucleicos , la biblioteca Optimer se refina y enriquece con secuencias que poseen las características de unión requeridas, incluyendo afinidad, especificidad, reactividad cruzada y compatibilidad con tampones. Posteriormente, la población Optimer enriquecida se somete a cribado para identificar la secuencia de ligando Optimer con mejor rendimiento.

Tras seleccionar la secuencia adecuada, el Optimer identificado se somete a un proceso para determinar el fragmento mínimo de oligonucleótido dentro de esta secuencia que posee las características de unión al objetivo correctas. El Optimer se recorta para contener únicamente esta secuencia, eliminando las bases de nucleótidos libres adicionales que no se unen al objetivo. Esto reduce el peso molecular del Optimer de 29 kDa a 5 kDa y aumenta la estabilidad de la molécula mediante una reducción de la entropía, ya que se elimina el movimiento adicional de los nucleótidos libres. ^{[ 5 ] [ 1 ] [ 6 ]}

Se utilizan tres plataformas de descubrimiento de Optimers para la selección de Optimers. ^{[ 7 ]} Cada una de las plataformas está optimizada para seleccionar Optimers según el tipo de objetivo:

• Dianas de moléculas pequeñas ^{[ 4 ] [ 2 ] [ 12 ]}
• Objetivos proteicos ^{[ 13 ]}
• Células y tejidos ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]}

En cada proceso de descubrimiento de Optimer se realizan múltiples rondas de selección y contraselección. Cada proceso de descubrimiento puede adaptarse para incluir condiciones específicas de objetivo, ensayo y tampón con el fin de mejorar la selección de Optimer.

Los ligandos Optimer se producen mediante síntesis en fase sólida . La síntesis química en fase sólida fue inventada en la década de 1960 por Robert Bruce Merrifield , por lo que recibió el Premio Nobel de Química en 1984. ^{[ 17 ]}

La síntesis en fase sólida se lleva a cabo sobre un soporte sólido sostenido entre filtros, en columnas que permiten el paso libre de todos los reactivos y disolventes. ^{[ 18 ]}

La síntesis en fase sólida presenta varias ventajas sobre la fabricación basada en células, que se utiliza habitualmente para reactivos de afinidad de proteínas , como los anticuerpos:

• Se pueden utilizar grandes excesos de reactivos en fase líquida para acelerar rápidamente las reacciones hasta su finalización.
• Las impurezas y el exceso de reactivos se eliminan mediante lavado y se requiere una purificación mínima después de la producción.
• El proceso es susceptible de automatización en sintetizadores de fase sólida controlados por ordenador.
• Los procesos químicos simples y automatizados permiten una producción escalable con una alta consistencia entre lotes.
• No hay competencia por el espacio de fabricación basado en células para una capacidad de fabricación rentable.

Los ligandos Optimer son moléculas pequeñas y sintéticas. Se conoce la secuencia de cada Optimer aislado, lo que garantiza la seguridad del suministro. Estos anticuerpos sintéticos son estables durante años a temperatura ambiente sin pérdida de rendimiento ^{[ 19 ]} y no requieren logística de cadena de frío ^{[ 20 ]} . Además, no son inmunogénicos ^{[ 21 ] [ 20 ].}

La tecnología Optimer ha sido desarrollada y comercializada por Aptamer Group, que está desarrollando estos reactivos de afinidad como bioterapéuticos y herramientas de diagnóstico.

Los ligandos Optimer se están investigando para su uso en el descubrimiento y desarrollo de fármacos. El pequeño tamaño y el perfil de estabilidad de los ligandos Optimer, combinados con la falta de inmunogenicidad , confieren a estas moléculas buenas propiedades farmacológicas. De manera similar a los anticuerpos terapéuticos, los fármacos Optimer pueden utilizarse como agonistas o antagonistas directos para el desarrollo de nuevas moléculas terapéuticas. ^{[ 16 ]} Además, los Optimers pueden utilizarse como conjugados para la administración dirigida de una variedad de fármacos, como quimioterápicos , ^{[ 14 ]} fármacos de silenciamiento génico , ^{[ 22 ]} y radionúclidos .

Se están desarrollando terapias Optimer en colaboración con Cancer Research UK que pueden atacar selectivamente una falla genética clave para el tratamiento de la leucemia mielomonocítica crónica (LMMC) y otras neoplasias mieloides. ^{[ 16 ]}

Las terapias conjugadas Optimer se están desarrollando en colaboración con AstraZeneca ^{[ 22 ]} y PinotBio. ^{[ 14 ]}

Los diagnósticos de Optimer se están desarrollando en varias plataformas, como biosensores, LFD y ELISA, para diagnósticos en el punto de atención. Las colaboraciones actuales incluyen el desarrollo de pruebas rápidas de antígenos LFD y de aliento para COVID-19, ^{[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]} pruebas de biosensores para contaminantes de aguas residuales, ^{[ 26 ]} pruebas de biosensores para el monitoreo de fármacos quimioterapéuticos ^{[ 2 ] [ 12 ]} y plataformas de descubrimiento de biomarcadores para apoyar el descubrimiento de fármacos. ^{[ 27 ]}

Muchos socios están explorando los ligandos Optimer como posibles ligandos de afinidad para su uso en bioprocesamiento y como reactivos críticos para bioanálisis. ^{[ 28 ] [ 29 ]}