上海交通大學系統生物醫學研究院陶生策團隊,開發了一種基于大腸桿菌的抗體親和力體內定向進化系統“EASINESS”,可以在一周內將目標抗體親和力提升1-2個數量級,且無需復雜的機械裝置與人工操作。該研究基于一種易錯DNA聚合酶I選擇性地突變ColE1質粒實現體內抗體突變庫的構建,以及來自mDHFR分裂片段的蛋白質-蛋白質相互作用選擇系統實現對突變庫的篩選。本研究在Frontiers in Immunology雜志上在線發表。
自1986年第一個治療性抗體進入臨床以來,治療性抗體領域的發展極為迅速,到目前為止,FDA共批準了近百個治療性抗體藥物,治療性抗體已成為現代生物醫藥的重要組成部分。在抗體的應用過程中,親和力是評估治療性抗體生物活性和臨床功效的最關鍵參數之一,高親和力抗體可以減少抗體用量,減少副作用,并同時降低成本。
抗體親和力成熟(antibody affinity maturation)是提高抗體親和力、活性、抗原結合能力的過程。自然過程中的抗體親和力成熟是在B細胞中,通過免疫球蛋白基因體細胞超頻突變,經抗原多次重復刺激和選擇而實現的。高親和力抗體在應對首次感染,以及感染后的治療過程中有較大的應用價值。目前主要有兩大抗體親和力成熟策略:模擬體細胞高頻突變和基于抗體庫的突變加篩選。前者需要對宿主細胞進行較為復雜的設計,操作難度較高。后者需要在體外構建龐大的突變抗體庫,有較多人工操作,不能連續進行,耗時較長,且費用高。針對抗體親和力成熟的重大需求,本研究建立一個利用原核生物輔助將突變篩選一體化,實現了抗體親和力成熟的連續定向進化。
本研究以上海交通大學藥學院李大偉教授課題組開發的針對人前梯度蛋白2(AGR2)的人源化抗體18A4Hu(Guo H, et al. Biochemical & Biophysical Research Communications, 2016:57-63.)為例,應用“EASINESS”平臺快速進行了親和力成熟,得到親和力提升10倍的突變體。將突變抗體用于腫瘤轉移小鼠模型測試表明與野生型抗體相比,突變抗體可以更好地抑制腫瘤轉移。