Un mic fragment de anticorp prezintă potențialul de contracepție non-hormonală

Dezvoltarea metodelor contraceptive non-hormonale a atras o atenție sporită în ultimii ani, pe fondul necesității de a evita posibilele efecte secundare și riscuri asociate cu administrarea hormonilor. În acest context, o nouă abordare propusă de cercetătorii de la Karolinska Institutet sugerează că blocarea fertilizării direct pe suprafața ovocitului ar putea oferi o alternativă viabilă. Lucrarea recent publicată în Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) descrie cum un fragment de anticorp obținut prin inginerie moleculară se leagă de proteina ZP2, componentă cheie a zonei pelucide, împiedicând astfel pătrunderea spermatozoidului în ovocit.
Contracepția non-hormonală oferă avantaje față de metodele convenționale, reducând riscul unor reacții adverse (de ex. modificări ale dispoziției, cefalee, riscul de tromboze etc.). Unul dintre punctele propuse pentru blocarea fecundației îl reprezintă zona pellucidă (ZP) – o structură glicoproteică ce învelește ovocitul și mediază atât legarea spermatozoidului, cât și blocarea polispermiei (fertilizarea cu mai mult de un spermatozoid). Se știa că ZP2, un constituent major al zonei pellucide, este un factor critic pentru interacțiunea inițială cu spermatozoidul. Până în prezent, anticorpii împotriva ZP2 au fost discutați ca potențiali agenți contraceptivi, însă posibile reacții imune sistemice au ridicat îngrijorări.

Obiectiv

În studiul de față, autorii și-au propus să:

• Cartografieze la rezoluție atomică interacțiunea dintre un anticorp (IE-3) și proteina ZP2 (varianta de șoarece, mZP2), deja documentată că împiedică fertilizarea la șoareci.
• Optimizeze anticorpul IE-3, reducându-i dimensiunea și eliminând regiunea Fc, pentru a minimiza reacțiile imunologice nedorite, păstrând în același timp efectul contraceptiv.
• Testeze eficiența fragmentului scurt de anticorp (“scFV”) în modele in vitro de fertilizare, pentru a confirma blocarea 100% a fertilizării ovocitelor la șoareci.

Metode și design experimental

• Cristalografie cu raze X: a fost folosită pentru a obține structura complexului dintre segmentul scurt de anticorp și domeniul N1 al ZP2 la șoarece (mZP2-N1).  
• Testul in vitro de fertilizare (IVF): ovocitele de șoarece au fost incubate cu IE-3 întreg sau cu varianta scFV (lipsite de regiunea Fc). Ulterior, ovocitele au fost expuse la spermatozoizi, analizând dacă acestea mai pot fi fertilizate.  
• Analiza interacțiunii: cu instrumente de tip microscale thermophoresis (MST) și teste de pull-down, pentru a cuantifica și a stabili cu precizie afinitatea dintre anticorp și epitopul ZP2, precum și mutațiile de pe ambele părți care pot spori sau diminua legarea.

Rezultate

• Blocarea fertilizării – Ovocitele tratate cu noul fragment scFV nu au putut fi fertilizate de spermatozoizi, în timp ce grupurile martor au dezvoltat embrioni cu două celule. Astfel, scFV a avut o rată de inhibare a fertilizării de 100%, fără a afecta mobilitatea spermatozoizilor.
• Rolul cheie al proteinei ZP2 – S-a confirmat că ZP2-N1, porțiunea N-terminală a ZP2, conține o buclă fg care interacționează cu regiunile complementare (CDR) din anticorp. Blocarea acestei bucle anulează posibilitatea spermatozoidului de a se atașa și/sau de a pătrunde în ovocit.
• Dimensiunea anticorpului contează – În varianta standard, anticorpii dispun de regiunea Fc, care poate declanșa reacții imune nedorite. Eliminând Fc și restrângând anticorpul la un fragment scurt (scFV), s-a păstrat capacitatea de blocare a fecundației fără a amplifica răspunsuri inflamatorii.  
• Mecanismul de inhibare – scFV a împiedicat atât atașarea spermatozoizilor de ovocit, cât și pătrunderea lor prin ZP. Analize microscopice au arătat absența spermatozoizilor în zona pellucidă și în spațiul perivitelin la ovocitele tratate.

Implicații și perspective

• Rezultatele subliniază viabilitatea unui anticorp scurt care să blocheze fertilizarea la nivelul ZP2 – potențial ideal pentru un contraceptiv local (de ex. gel, dispozitiv intravaginal).  
• Absența regiunii Fc micșorează considerabil riscul reacțiilor autoimune sau al inflamațiilor severe, lucru crucial pentru acceptabilitatea clinică a unei astfel de metode.  
• Următorul pas constă în: (i) conceperea unui anticorp echivalent care să recunoască ZP2 umană, și (ii) testarea în condiții de fertilizare in vitro (FIV) la oameni. Dacă se confirmă eficacitatea în blocarea fertilizării umane, va fi necesară o fază suplimentară de studii pentru a evalua siguranța, stabilitatea și modul de administrare.

Concluzii

Studiul demonstrează că un fragment de anticorp (scFV), derivat din anticorpul IE-3 și fără regiunea Fc, poate bloca complet fertilizarea la șoareci prin țintirea specifică a proteinei ZP2, esențială în procesele de legare a spermatozoidului și de prevenire a polispermiei. Această abordare:

• Oferă potențial pentru o contracepție non-hormonală reversibilă și sigură;  
• Evită problemele asociate metodelor hormonale clasice (efecte psiho-emoționale, metabolice etc.);  
• Servește ca punct de plecare pentru noi studii menite să confirme eficacitatea scFV similar asupra ZP2 umană.

Prin urmare, lucrarea reprezintă un pas semnificativ spre un contraceptiv non-hormonal, țintind direct procesul de fertilizare, și deschide calea unor teste preclinice și clinice ulterioare.