Stability and aggregation kinetics of monoclonal antibodies

Gli anticorpi monoclonali rappresentano un’importante classe di proteine terapeutiche con elevato potenziale nella cura di tumori e di molte malattie immunitarie. Uno dei maggiori limiti per l’applicazione di questi prodotti risiede nell’elevata instabilita’ rispetto all’aggregazione, favorita in tutti gli step di produzione e trasporto. Il presente lavoro di tesi si ripropone l’obiettivo di analizzare le condizioni, i meccanismi e le possibili cause del processo di aggragazione di anticorpi monoclonali, attraverso la caratterizzazione sperimentale del fenomeno e la simulazione del processo mediante modelli tradizonalemente applicati a sistemi colloidali. A tal fine l’indagine e la trattazione sono state suddivise in tre parti. Nella prima sezione, la stabilita’ di un anticorpo di riferimento, in diverse condizioni di: pH, temperatura e composizione della soluzione, è stata analizzata. Vengono contraddistinte tre situazioni: stabilita’ dell’anticorpo rispetto all’aggregazione, arresto dell’aggregazione a oligomeri solubili e formazione di aggregati ad alto peso molecolare. Inoltre, è stato identificato il meccanismo di aggregazione che conduce alla formazione dei suddetti precipitati, caratterizzati da struttura globulare compatta e carattere frattale. Nella seconda parte, i dati sperimentali di cinetiche di aggregazione sono stati simulati attraverso modelli di bilanci di popolazione, descrivendo le soluzioni proteiche come dispersioni colloidali. Infine, per definire le possibili cause associate al fenomeno di aggregazione sono stati analizzati due ulteriori anticorpi, appartenenti ad una differente sottoclasse e caratterizzati da diversa stabilita’ rispetto all’aggregazione. Il confronto tra i tre anticorpi ha permesso di concludere che la propensione rispetto all’aggregazione e’ correlata alla stabilità della struttura secondaria, e non alla quantità di struttura secondaria ordinata, alla carica superficiale o all’idrofobicità della proteina.