En un artículo reciente publicado en Science Immunology, Irrgang et al.(SCIENCE IMMUNOLOGY.22 Dec 2022.Vol 8, Issue 79.DOI: 10.1126/sciimmunol.ade2798 ) mostró que la administración de tres dosis de una vacuna basada en mRNA que codifica el antígeno Spike del SARS-CoV-2 finalmente da como resultado una mayor proporción de anticuerpos específicos contra la espiga viral del subtipo IgG4, pero los anticuerpos IgG4 no se indujeron después de una vacuna con vector adenoviral (1). Se observaron resultados similares en un estudio contemporáneo separado (2). Estos resultados provocan una reconsideración de algunos mecanismos inmunológicos fundamentales exclusivos del sistema inmunológico humano, pero también plantean problemas que pueden (o no) tener relevancia práctica en términos de vacunología y salud pública.
La IgG4 humana constituye aproximadamente del 3 al 6 % de toda la IgG humana y sigue siendo poco conocida desde un punto de vista evolutivo y funcional (Fig. 1). Se han obtenido varios conocimientos sobre IgG4 en las últimas décadas, en gran parte a partir del trabajo pionero de Rob Aalberse y colegas (3, 4). Ahora sabemos que las diferencias estructurales en un bucle en el dominio CH2 de IgG4 (en comparación con IgG1) perjudican su unión a C1q y a la mayoría de los receptores Fc activadores. Esto ha llevado a la opinión de que la IgG4 puede haber evolucionado para amortiguar la inflamación y funciona esencialmente como un sumidero de antígenos. Además, una arginina específica (R409) en el dominio CH3 de IgG4 (en comparación con IgG1) altera el emparejamiento CH3:CH3; este emparejamiento deteriorado, combinado con la labilidad de los puentes disulfuro intercatenarios en la región bisagra (debido a que una serina en la posición 228 reemplaza a una prolina que se encuentra en IgG1), facilita la disociación de IgG4 en medias moléculas formadas por una cadena pesada con la cadena ligera asociada . El emparejamiento de semimoléculas de IgG4 con otras semimoléculas da como resultado anticuerpos IgG4 biespecíficos. Es probable que este proceso, llamado «intercambio de brazos Fab», ocurra in vivo en los endosomas durante el reciclaje mediado por FcRn en las células endoteliales.
La IgG4 solo existe en los primates, pero la IgG4 del macaco carece del dominio CH2 y los cambios en la región bisagra que se observan en la IgG4 humana y, a diferencia de la IgG4 humana, esta subclase de inmunoglobulina de simio es funcionalmente inflamatoria y no se somete al intercambio de brazos Fab (5). Las moléculas de IgG4 humana cuyas regiones Fc se han estabilizado artificialmente mediante mutagénesis dirigida han demostrado ser una opción no inflamatoria útil de estructura de anticuerpos cuando se diseñan anticuerpos terapéuticos «bloqueadores», pero esta subclase de anticuerpos obviamente no es adecuada para anticuerpos monoclonales terapéuticos destinados a agotamiento de células circulantes específicas in vivo, ya que tanto la opsonización por los fagocitos como la citotoxicidad celular dependiente de anticuerpos por parte de las células NK son pobremente facilitadas por IgG4.
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¿Qué es lo que generalmente impulsa el cambio de clase de IgG4?
Cuando las personas están expuestas durante un período prolongado a una proteína o antígeno glicoproteico (con frecuencia en ausencia de una infección en curso), la respuesta inmunitaria humoral eventualmente cambia hacia el isotipo IgG4. En un estudio clásico, se demostró que los apicultores inicialmente producían anticuerpos IgG1 precipitantes específicos para un antígeno del veneno de abeja, la fosfolipasa A2 (6). Después de aproximadamente seis meses, estos anticuerpos IgG1 comenzaron a ser reemplazados por anticuerpos IgG4 hasta que finalmente los anticuerpos IgG4 no precipitantes dominaron la respuesta serológica. IgG4 también es el isotipo dominante después de la desensibilización con alérgenos, en hemofílicos tratados repetidamente con Factor IX o después de ciertas terápias con anticuerpos monoclonales, por citar solo algunos ejemplos.
El cambio de clase de IgG4 (como la mayoría de los cambios de clase que no sean IgE de alta afinidad) ocurre extrafolicularmente, pero las células B cambiadas de todas las clases de IgG también pueden ingresar a los centros germinales y generar respuestas de anticuerpos de alta afinidad. Un subconjunto de células T CD4+ descrito recientemente que expresa CXCR5, PD-1, ICOSL, IL-10, IL-4, LAG-3 y BATF puede impulsar el evento de cambio de clase IgG4 (7). Se puede suponer que en ciertos entornos poco conocidos, la activación prolongada de las células T auxiliares CD4+ por antígenos persistentes facilita la diferenciación del subconjunto de células T auxiliares extrafoliculares que expresan IL-10 apropiado que impulsa el cambio de clase de IgG4, y este tipo de células probablemente colabora con células B que con frecuencia ya han cambiado a otros subtipos de IgG (8). Un proceso inflamatorio, gradual e indolente (probablemente autoinmune) impulsado en gran medida por la infiltración de células T y B puede generar un entorno para la expansión mucho más exuberante de las células T auxiliares extrafoliculares apropiadas que impulsan el cambio de IgG4 como se ve en la enfermedad autoinmune :relacionada con IgG4 (IgG4- RD). Es probable que esta enfermedad no sea causada por IgG4, pero el proceso de la enfermedad crea el entorno adecuado para el cambio de IgG4. Quizás la actividad antiinflamatoria de IgG4 ayude a atenuar, pero no logre eliminar, el proceso inflamatorio en IgG4-RD (9).
En retrospectiva, aunque no se predijo, la propensión de la vacunación usando vacunas basadas en mRNA para inducir anticuerpos IgG4 puede encajar con lo que se sabe sobre la inducción de IgG4 en general. Existe evidencia de la expresión continua de mRNA de Spike durante muchos meses después de la vacunación con mRNA, y de la expresión de la proteína Spike y también la persistencia en los centros germinales durante muchos meses.
En las vacunas basadas en mRNA, el propio mRNA se modifica para que carezca de modificaciones inmunogénicas y las nanopartículas lipídicas proporcionan un efecto adyuvante que probablemente disminuya incluso mientras aparentemente el mRNA continúa traduciéndose. Entonces, quizás la vacunación con mRNA, con el paso del tiempo, pueda facilitar la inducción de células T auxiliares extrafoliculares que expresan IL-10 y el cambio a IgG4.
¿Por qué exactamente una vacuna basada en plataforma adenoviral no replicante no generó el mismo resultado?
Lo más probable es que los niveles de antígeno alcanzados hasta ahora con dos dosis de vacuna basada en plataforma adenoviral hayan sido inadecuados para alcanzar un umbral suficiente para el cambio a y acumulación de, IgG4.
La expresión extendida de antígenos proteicos en otros regímenes de vacunación también ha llevado a la expresión de IgG4, pero no está tan claro por qué ciertas estratégias crean una respuesta de IgG4 y otras no. El ensayo de la vacuna contra el VIH VAX003 involucró siete dosis de una proteína gp120 Env recombinante con adyuvante de alumbre. En el ensayo de la vacuna contra el VIH RV144 de seis dosis, las primeras cuatro dosis utilizaron una vacuna basada en la viruela del canario que expresa Env (junto con Pol y Gag), mientras que las dos últimas dosis incluyeron la vacuna de proteína recombinante gp120 Env utilizada en el ensayo VAX003. VAX003 generó anticuerpos IgG4 de forma destacada, mientras que RV-144 generó poca IgG4 pero más anticuerpos IgG3. Los anticuerpos IgG3 contribuyeron a una mejor funcionalidad relacionada con el receptor Fc (10).
La evolución se explica mejor en el contexto de la aptitud reproductiva a nivel de especie, por lo que no está del todo claro cómo evolucionó IgG4. Es difícil cuadrar una ventaja evolutiva potencialmente ligada a la función antiinflamatoria de IgG4 con la ausencia de conservación de esta función en otros vertebrados, incluso en otros primates.
Actualmente, no hay evidencia convincente para explicar por qué la biespecificidad o la «monovalencia funcional» de un isotipo de anticuerpo podría ser ventajosa desde la perspectiva de la defensa del huésped. Sin embargo, en general, incluso si este subtipo de IgG evolucionó en humanos “por accidente”, los anticuerpos IgG4 en muchos contextos son claramente “buenos”. Pueden neutralizarse de manera efectiva, se transfieren a través de la placenta y pueden contribuir a amortiguar la inmunidad. Pueden competir con IgE y prevenir la anafilaxia. Incluso pueden formar pequeños complejos inmunes y ciertamente pueden ser parte de complejos inmunes mixtos con IgG1. De hecho, cuando la concentración de IgG4 no es particularmente alta, la probabilidad de que una media molécula de IgG4 específica de antígeno se encuentre con frecuencia con otras medias moléculas de IgG4 dirigidas contra otros antígenos en los endosomas y experimente un intercambio de brazo Fab con ellas es probablemente baja. Es posible que cuando los niveles de IgG4 aumentan debido a la activación persistente por un antígeno de proteína específico, muchas moléculas de IgG4 biespecíficas podrían unirse a dos epítopos diferentes en la misma proteína diana.
Aparte de su capacidad (al menos en forma pura) para comprometer la opsonización tanto por los receptores Fc como por los receptores del complemento, ¿hay algo más potencialmente problemático sobre la IgG4 per se? ¿Es la monovalencia funcional algo que debería preocuparnos?
Los autoanticuerpos IgG4 contra la desmogleína 3 en el pénfigo vulgar y contra MUSK (quinasa específica de músculo) en la forma MUSK de la miastenia gravis causan la enfermedad al unirse a la función celular y alterarla funcionalmente. De hecho, se ha sugerido que la «monovalencia funcional» de IgG4 es necesaria para la patogenicidad en la forma anti-MUSK de la miastenia gravis, en la que los anticuerpos IgG4 con un solo Fab contra MUSK antagonizan funcionalmente la enzima y alteran las sinapsis neuromusculares, mientras que los anticuerpos bivalentes pueden entrecruzarse con las moléculas vecinas de MUSK y así activar la formación de sinapsis neuromusculares (11).
La monovalencia funcional de los anticuerpos IgG4 anti-Spike no debería comprometer la neutralización del SARS-CoV-2, pero podría comprometer la formación de complejos inmunitarios si IgG4 dominara la respuesta inmunitaria.
Debido a que el SARS-CoV-2 ha generado efectivamente numerosas variantes que han comprometido la neutralización inducida por la vacuna, es probable que las vacunas brinden protección hoy a través de la activación de células T CD8+, ADCC que involucra anticuerpos y células NK, así como la atenuación de la carga viral por opsonización del virus y eliminación por fagocitosis. Sin embargo, los anticuerpos neutralizantes siguen siendo el correlato más riguroso de la protección inmunitaria después de la vacunación, por lo que la importancia relativa de los anticuerpos no neutralizantes, la opsonización y la ADCC sigue siendo incierta.
No obstante, según los resultados de los estudios discutidos aquí y otras consideraciones teóricas, los estudios clínicos futuros deben evaluar la efectividad de la propagación temporal de los refuerzos de vacunas de mRNA, posiblemente no más de una vez al año. Otros enfoques que vale la pena investigar serían el uso de cantidades más pequeñas de mRNA para dosis de refuerzo y, por separado, el uso de vacunas de mRNA solo para la preparación, con refuerzos heterólogos con proteínas Spike recombinantes sin adyuvantes, ya que teóricamente los adyuvantes son más relevantes durante la preparación y es posible que no sea necesario utilizarlos para potenciar. La inmunidad híbrida, como la generada por las infecciones tras la vacunación, también puede inducir IgG4 anti-Spike (1), por lo que es necesario realizar una evaluación continua y posiblemente ajustar las estratégias de vacunación de mRNA en el futuro.
Figura 1. Generación y funcionalidad de IgG4.
El panel superior muestra la inducción de IgG4 por antígeno persistente (o dosis repetidas de un inmunógeno de proteína o glicoproteína) y por células auxiliares T extrafoliculares que secretan IL-10 e IL-4. La molécula de IgG4 que se muestra en la parte inferior derecha del panel superior se ha sometido a un «intercambio de brazo Fab». El panel inferior muestra la funcionalidad de la IgG4 humana en relación con otras subclases de IgG humana. Aunque la IgG4 se transporta con eficacia a través de la placenta y se neutraliza con gran eficacia, los anticuerpos IgG4 no se unen bien a los receptores Fc activadores ni a C1q. Como resultado, no activan el complemento de manera efectiva y se comprometen la opsonización y la citotoxicidad celular dependiente de anticuerpos.
Referencias Bibliográficas
- P. Irrgang, J. Gerling, K. Kocher, D. Lapuente, P. Steininger, K. Habenicht, M. Wytopil, S. Beileke, S. Schäfer, J. Zhong, G. Ssebyatika, T. Krey, V. Falcone, C. Schülein, A. S. Peter, K. Nganou-Makamdop, H. Hengel, J. Held, C. Bogdan, K. Überla, K. Schober, T. H. Winkler, M. Tenbusch, Class switch toward noninflammatory, spike-specific IgG4 antibodies after repeated SARS-CoV-2 mRNA vaccination. Sci. Immunol. 8, eade2798 (2023).
- J. S. Buhre, T. Pongracz, I. Künsting, A. S. Lixenfeld, W. Wang, J. Nouta, S. Lehrian, F. Schmelter, H. B. Lunding, L. Dühring, C. Kern, J. Petry, E. L. Martin, B. Föh, M. Steinhaus, V. von Kopylow, C. Sina, T. Graf, J. Rahmöller, M. Wuhrer, M. Ehlers, mRNA vaccines against SARS-CoV-2 induce comparably low long-term IgG Fc galactosylation and sialylation levels but increasing long-term IgG4 responses compared to an adenovirus-based vaccine. Front. Immunol. 13, 1020844 (2023).
- R. C. Aalberse, S. O. Stapel, J. Schuurman, T. Rispens, Immunoglobulin G4: An odd antibody. Clin. Exp. Allergy. 39, 469–477 (2009).
- M. van der Neut Kolfschoten, J. Schuurman, M. Losen, W. K. Bleeker, P. Martínez-Martínez, E. Vermeulen, T. H. den Bleker, L. Wiegman, T. Vink, L. A. Aarden, M. H. De Baets, J. G. J. van de Winkel, R. C. Aalberse, P. W. H. I. Parren, Anti-inflammatory activity of human IgG4 antibodies by dynamic Fab arm exchange. Science 317, 1554–1557 (2007).
- M. Warncke, T. Calzascia, M. Coulot, N. Balke, R. Touil, F. Kolbinger, C. Heusser, Different adaptations of IgG effector function in human and nonhuman primates and implications for therapeutic antibody treatment. J. Immunol. 188, 4405–4411 (2012).
- R. C. Aalberse, R. van der Gaag, J. van Leeuwen, Serologic aspects of IgG4 antibodies. I. Prolonged immunization results in an IgG4-restricted response. J. Immunol. 130, 722–726 (1983).
- R. Munemura, T. Maehara, Y. Murakami, R. Koga, R. Aoyagi, N. Kaneko, A. Doi, C. A. Perugino, E. Della-Torre, T. Saeki, Y. Sato, H. Yamamoto, T. Kiyoshima, J. H. Stone, S. Pillai, S. Nakamura, Distinct disease-specific Tfh cell populations in 2 different fibrotic diseases: IgG4-related disease and Kimura disease. J. Allergy. Clin. Immunol. 150, 440–455.e17 (2022).
- F. Horns, C. Vollmers, D. Croote, S. F. Mackey, G. E. Swan, C. L. Dekker, M. M. Davis, S. R. Quake, Lineage tracing of human B cells reveals the in vivo landscape of human antibody class switching. eLife 5, e16578 (2016).
9.S. Pillai, C. Perugino, N. Kaneko, Immune mechanisms of fibrosis and inflammation in IgG4-related disease. Curr. Opin. Rheumatol. 32, 146–151 (2020).
- A. W. Chung, M. Ghebremichael, H. Robinson, E. Brown, I. Choi, S. Lane, A.-S. Dugast, M. K. Schoen, M. Rolland, T. J. Suscovich, A. E. Mahan, L. Liao, H. Streeck, C. Andrews, S. Rerks-Ngarm, S. Nitayaphan, M. S. de Souza, J. Kaewkungwal, P. Pitisuttithum, D. Francis, N. L. Michael, J. H. Kim, C. Bailey-Kellogg, M. E. Ackerman, G. Alter, Polyfunctional Fc-effector profiles mediated by IgG subclass selection distinguish RV144 and VAX003 vaccines. Sci. Transl. Med. 6, 228ra38 (2014).
11.D. L. E. Vergoossen, J. J. Plomp, C. Gstöttner, Y. E. Fillié-Grijpma, R. Augustinus, R. Verpalen, M. Wuhrer, P. W. H. I. Parren, E. Dominguez-Vega, S. M. van der Maarel, J. Verschuuren, M. G. Huijbers, Functional monovalency amplifies the pathogenicity of anti-MuSK IgG4 in myasthenia gravis. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 118, e2020635118 (2021).
- N. Andrews, E. Tessier, J. Stowe, C. Gower, F. Kirsebom, R. Simmons, E. Gallagher, S. Thelwall, N. Groves, G. Dabrera, R. Myers, C. N. J. Campbell, G. Amirthalingam, M. Edmunds, M. Zambon, K. Brown, S. Hopkins, M. Chand, S. N. Ladhani, M. Ramsay, J. Lopez Bernal, Duration of protection against mild and severe disease by Covid-19 vaccines. N. Engl. J. Med. 386, 340–350 (2022).
Ronald Palacios Castrillo, M.D.,PhD.