GreG Winter y la
evolución DiriGiDa
Greg Winter and Directed Evolution
Jorge ArévAlo ZelAdA
1
U
n niño británico, a inicios de los 1960s
en una escuela de Costa de Oro, lo que
hoy en día es Ghana, miraba con gran
asombro y tremendo entusiasmo a una enorme
tortuga marina viva que un cientíco llevó a
la escuela. Es ese recuerdo al que Greg Winter
atribuye el inicio de su posterior dedicación
a la ciencia. En la entrevista donde reere
ese hecho Greg añade: “qué vida tan excitante
debe ser la de ir alrededor del mundo capturando
animales y luego ser capaz de presentarse ante
otros y decir a la gente qué cosa hacer. Ese hecho
me dejó enganchado. Gradualmente descubrí que la
frontera de lo desconocido no estaba en el sentido
de ser una suerte de David Attenborough que sale
y explora el mundo natural. Fue bastante claro que
con las moléculas había fronteras así de nuevas y
excitantes”.
Transcurridos muchos años desde aquella
escena, en aquel país fuera del circuito de la
ciencia de avanzada, el 3 de octubre de 2018 la
Real Academia de Ciencias de Suecia anunció
que otorgaba el Premio Nobel de Química a
Frances H. Arnold (EE.UU.) por la evolución
dirigida de enzimas y de manera conjunta
a George P. Smith (EE.UU.) y Sir Gregory P.
Winter (Reino Unido) por el phage display de
péptidos y anticuerpos. Los tres investigadores
realizaron contribuciones independientes no
sólo para la obtención de proteínas que no
existen de manera espontánea en la naturaleza
sino que mediante tecnologías innovadoras
sus moléculas articiales estaban provistas de
nuevas funciones. En otras palabras, crearon
nuevas funciones a través del conocimiento
íntimo de la estructura y función de las
macromoléculas informacionales.
Había transcurrido un largo camino desde que
los padres de Greg Winter llegaron a Costa
de Oro desde Leicester (RU) en septiembre
de 1951 para proteger la salud frágil de Greg,
GreGory P. Winter, GeorGe P. Smith y FranceS h. arnolD
1 Profesor Principal del Departamento de Bioquímica, Biología Molecular y Farmacología. Universidad Peruana Cayetano Heredia.
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un niño de cinco meses de edad y que nació
prematuro de seis semanas, en una época
donde esa condición era de alto riesgo y más
aún por el racionamiento de la calefacción en los
fríos inviernos en la Europa de la postguerra.
Era notable el valor de esa decisión de los
Winter de migrar al clima cálido de Costa de
Oro en una época de gran inestabilidad social
en aquella ex colonia británica que vivía su
periodo más incierto y que culminó en 1961 con
su independencia del Reino Unido. Bajo esas
condiciones adversas, el joven Greg Winter
fue expuesto a una gran diversidad étnica,
de personas con distintos credos, religiones y
profesiones.
A la edad de los 15 años retornó al Reino
Unido culminando sus estudios de pregrado
en el Trinity College de Cambridge y tres años
después recibió el grado de PhD, en 1976,
en el Laboratorio de Biología Molecular del
MRC en la Universidad de Cambridge. Sus
primeros trabajos fueron sobre la generación
de mutaciones en dominios funcionales
de proteínas virales para modicar las
propiedades de las enzimas que estudiaba.
Fue a inicios de los 1980´s en el MRC
de Cambridge que, bajo la inuencia de
César Milstein, Greg Winter reorientó su
investigación para modicar dominios de
las proteínas y aplicarla al estudio y el uso
de la diversidad de los anticuerpos. En aquel
entonces un problema crítico de los anticuerpos
monoclonales inventados por César Milstein y
Georges Köhler fue el que habiéndose usado
el modelo animal de ratón para obtener
los anticuerpos monoclonales a partir de la
respuesta inmune humoral, esas moléculas
tenían regiones propias de la especie murina
y distintas de las del Homo sapiens. Este hecho
impedía el uso terapéutico de los anticuerpos
monoclonales ya que los dominios propios
del ratón generarían una respuesta inmune
neutralizante, anulando así la capacidad
terapeútica del anticuerpo monoclonal. La
pregunta conceptual que se hizo Greg Winter
fue si las CDRs (Complementarity Determining
Regions), que eran las regiones variables
del anticuerpo que se asumían eran las que
reconocían los epítopes, eran funcionalmente
independientes de las FR (Framework Regions)
que anqueaban a los CDRs. Obviamente, esos
límites entre ambas secuencias del polipéptido
no eran evidentes desde el punto de vista
estructural. Mediante experimentos elegantes
empleando síntesis química de oligonucleótidos,
manipulación de fragmentos de ADN y expresión
de proteínas en E. coli, Greg Winter y su
equipo injertaron los CDR de un anticuerpo
monoclonal originado en ratón en el armazón
de una molécula de anticuerpo de origen
humano. Al nal del proceso el anticuerpo
monoclonal “humanizado” tenía secuencias
FR humanas anqueando los CDR de ratón.
Más interesante aun la anidad por el hapteno
diana, 4-hydroxy-3-nitrophenacetyl caproic
acid, era muy semejante a la presentada por el
anticuerpo monoclonal de ratón. Se comprobó
así que el fragmento injertado contenía los
atributos de unión a la molécula ligando. En
otras palabras, la mayor parte de la estructura
del anticuerpo es una armazón en el cual
solo una porción de ella contiene la función
de anidad por su antígeno. Cambiando esa
región en el armazón se adquiere una molécula
con una nueva anidad.
El siguiente gran paso de Greg Winter fue el
independizarse del modelo de mamífero para
la producción de anticuerpos. Para ello utilizó
el sistema de phage display inventado por
George P. Smith, el otro galardonado con el
Nobel. Una librería combinatoria aleatoria de
fagos lamentosos, fd, que expresaban sobre
su cápside la región variable de anticuerpos
de tipo humano. Cada fago expresaba sobre
su supercie un anticuerpo monoclonal pero
diferente de los expresados en los otros fagos
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de esa población. Mediante el tamizaje con
una molécula hapteno blanco fueron capaces
de seleccionar anticuerpos monoclonales
especícos. Por primera vez se imitaba un
proceso de selección clonal independiente del
sistema inmune de mamíferos. Con ellos se
obtenía anticuerpos casi 100% humanizados.
Michael Neuberger, notable investigador
con extraordinarias contribuciones al
entendimiento de la generación de los
tipos de anticuerpos y a la hipermutación
somática responsable de la maduración de los
anticuerpos, recuerda la excitación intensa de
Greg Winter sobre las posibilidades prácticas
de esta manipulación para alterar la estructura
de los anticuerpos. Michael nos dice: “En un
entorno que probablemente se prestaba más a
la investigación básica pura, [Greg] fue muy
rápido para ver cómo llevar las cosas a la
comercialización, así como a la clínica.”
En 1989 Greg Winter y David Chiswell
fundaron CAT (Cambridge Antibody
Technology) dado que la posibilidad de
conseguir dinero público para desarrollar
drogas en base a anticuerpos escapaba a
toda posibilidad y existía una presión de
competencia con los EE.UU. Tampoco era
fácil captar inversiones privadas para un
periodo donde la propuesta de anticuerpos
monoclonales como drogas era considerada
una herejía cientíca. Las drogas eran
concebidas necesariamente como compuestos
químicos de bajo peso molecular. La apuesta
de Greg Winter y su socio produjeron el
primer anticuerpo humanizado denominado
adalimumab (Humira®), el que fue aprobado
el 2002 para el tratamiento de artritis
reumatoidea y posteriormente para psoriasis
y enfermedades inamatorias del intestino. En
el año 2017 fue la droga más vendida,
generando ingresos por 18 400 millones de
dólares. Posteriormente, el año 2000 fundó
Domantis que utilizó solo el dominio funcional
de los anticuerpos 100% humanizados.
Hoy en día, anticuerpos monoclonales
como trastuzumab (Herceptin®) u otras de
naturaleza de anticuerpos son basadas en
la tecnología desarrollada por Greg Winter.
En el año 2009 fundó otra empresa, Bicycle
Therapeutics, para una nueva clase de fármacos
que funcionan como mini-anticuerpos. En el
año 2006, CAT fue comprada por Astra Zeneca
for £ 700 millones y Domantis fue adquirida
por GlaxoSmithKline por £ 230 millones. El
MRC de la Universidad de Cambridge recibió
alrededor de £ 390 millones de ingresos por
la propiedad intelectual de Greg Winter. No
es extraño que esa y otras contribuciones de
Greg Winter al mundo de la industria de los
anticuerpos lo hayan colocado entre los cinco
personajes más inuyentes de la misma.
Greg Winter posee una percepción muy
clara del entorno donde se desarrolla la
investigación cientíca. Es un crítico de la
dicotomía entre ciencia básica y aplicada y
resalta la importancia de la inversión pública
en la investigación que lleva a descubrimientos
aún sin tener la certidumbre de que ella nos
llevará a aplicaciones útiles. En una entrevista
que Greg Winter otorgó a Nature Biotechnology,
él mencionó que se consideraba una persona
con suerte porque el Laboratorio de Biología
Molecular en Cambridge le dio “carta blanca”
para continuar con su trabajo, sin hacer
distinciones entre investigación básica y
aplicada. “Hubiera sido muy difícil hacer mis
invenciones bajo las formas convencionales
de nanciamiento (hubiera sido considerada
como muy aplicada) o con dinero de la
industria (hubiera sido vista como demasiado
temprana, y de cualquier forma la mayoría
de las compañías no estaban interesadas
en los anticuerpos al principio.” Sobre el
rol del Estado y la importancia del recurso
humano es bastante claro cuando arma:» Si
el gobierno no lo hace nadie más nanciará
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la ciencia del descubrimiento. Nadie más te
dará dinero para hacer un trabajo que podría
generar benecios en 20 o 70 años. Nosotros
necesitamos mantener un cuadro de cientícos
en el Reino Unido nanciado por el Gobierno
para trabajar tanto en investigación básica
como en investigación aplicada»
Esta breve reseña biográca nos deja
temas de conversación y debate. Es muy
importante la inteligencia y perseverancia
del acto de investigar pero se requiere de un
entorno intelectual y material que propicie
la investigación con calidad y ambición. La
universidad es un ámbito donde la creatividad
puede prosperar pero se requiere recurso
humano e infraestructura, y mucha paciencia
para cosechar los frutos.
El modelo universitario predominante hoy
en día en el Perú es un contrasentido a las
experiencias exitosas de las universidades
reconocidas por su producción de
conocimiento. También nos dice que esa
investigación puede ser responsable de la
sostenibilidad cuando esté en una sociedad que
concibe la ciencia como una fuente de riqueza.
Es un rol de la universidad el inuenciar sobre
los que conducen los destinos del país.
CorrespondenCiA:
jorge.arevalo@upch.pe