打破惯性思维,重构亲和力与活性新关系

3 月 10, 2023

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亲和力是表征抗体药物属性的关键指标之一。常规的抗体药物研发,从最初的筛选阶段就将获取高亲和力抗体作为首要目标。随着160多个抗体药物的成功上市,“高亲和力是优秀抗体的必备条件”成为业界的潜共识。但是,在激动型免疫调节性抗体领域,这一潜共识是否依然成立?

颠覆人们常规认知的重磅研究

最近南安普顿大学Martin J. Glennie、Mark S. Cragg研究团队,在《自然》杂志发表的一项重磅研究,颠覆了人们的常规认知(图一)。
图1:文章截图

研究人员首先以CD40为靶点,探究亲和力对激动型免疫调节抗体活性的影响。选择处于临床试验阶段的ChiLob 7/4抗体,并设计了12个结合表位相同的突变体,随后使用Biacore检测得知,上述抗体与CD40的亲和力KD处于5.22到925 nM之间,并且ka、kd均不相同(图二)。

图2:各抗体与CD40结合的亲和力数据

随后,研究人员以人CD40转基因小鼠系统为研究对象,通过检测CD23/CD86的水平评估B细胞的活化,并结合B细胞增殖情况综合考察抗体激动型活性,随后将激动型活性数据与亲和力数据作图,最终获得出乎意料的关系曲线:亲和力与激动型活性呈现两端低、中间高的“钟型”曲线关系。仔细观察,在诱导CD23/CD86表达方面,亲和力相对较弱的FW-16和CDR-Y102A/Y32A相较于野生型ChiLob 7/4,分别高约26倍和8倍;在B细胞增殖方面,亲和力相对较弱的抗体相较于野生型抗体,诱导的细胞增殖量高出2倍(图三)。

图3:各抗体激动型活性数据与亲和力关系数据

为了更全面的验证激动型免疫调节性抗体钟型曲线的普遍性,研究人员又以4-1BB、PD-1为靶点,开展与CD40相同的工作,结果显示:以4-1BB、PD-1为靶点的抗体(如nivolumab)同样存在相似的钟型曲线。

接下来,研究人员经过详细比对Biacore动力学数据,发现了一个规律:亲和力KD与激动型活性存在钟型曲线,本质上是解离速率常数kd与激动型活性存在钟型曲线,也就是说,kd才是钟型曲线形成的原因(图四)。

图4:激动型活性数据与动力学数据关系数据
随后,研究人员通过更全面的细胞学实验,动物模型实验等,发现针对于CD40靶点低亲和力突变体展现出更优秀的抗肿瘤活性。而且,最终确定了造成激动型免疫调节性抗体如此另类表现的机制:与高亲和力抗体相比,低亲和力抗体能诱导更高水平的受体聚集,从而引发更加强烈的信号传导,并且这个过程不依赖于抗体Fc段的受体FcγR。
图5:研究流程框架图

总览全文,有两大感受与诸位分享

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第一:可靠精准的检测技术手段是科学研究的基石。面对三靶点,几十个突变体的检测,Biacore高通量的优势帮助研究人员以极短时间获得大量的实验数据。与此同时,Biacore精准的动力学数据,成为发现亲和力与激动型活性存在钟型曲线的前提条件。

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第二:抗体的应用场景决定了亲和力的选择。如果是常规的阻断型抗体,高亲和力往往是优势;如果是激动型抗体,那亲和力的高低则需要审慎选择。

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