截止到2020年底FDA累計批準上市了100種抗體類(lèi)藥物用于治療腫瘤、自身免疫性疾病、感染性疾病心血管等疾病。2020年全球十大暢銷(xiāo)藥中,抗體藥物占據5個(gè),其中阿達木單抗連續十年位居全球藥品銷(xiāo)售排行榜之首??梢灶A見(jiàn),抗體藥物已成為藥物研發(fā)的熱門(mén)領(lǐng)域。
在抗體藥物研發(fā)過(guò)程中,通過(guò)雜交瘤技術(shù)、抗體庫技術(shù)、單細胞 PCR 技術(shù)獲得的功能性抗體往往需要進(jìn)行基因工程改造才能滿(mǎn)足抗體成藥性需求??贵w改造涉及了抗體人源化改造、親和力成熟、穩定性或表達量提高、免疫原性降低、糖基化改造、恒定區效應功能優(yōu)化(如 ADCC、CDC 效應、藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì))等。
傳統的抗體進(jìn)化的方法具有突變隨機、突變偏向、理論庫容大、表位容易漂移等缺點(diǎn)。隨著(zhù)結構生物學(xué)、生物信息學(xué)、計算生物學(xué)的快速發(fā)展衍生出基于計算機輔助的抗體優(yōu)化技術(shù)?;谟嬎銠C結構預測合理開(kāi)展抗體(受體融合蛋白)藥物設計大大提高了藥物定向進(jìn)化的成功率,同時(shí)也降低了后續建庫篩選的庫容量。而哺乳動(dòng)物細胞抗體庫作為一種高效的抗體篩選工具可以有效地展示計算機設計的虛擬文庫。
來(lái)自軍事醫學(xué)研究院的研究團隊獨創(chuàng )性地將計算機輔助分子模擬技術(shù)與哺乳動(dòng)物細胞抗體庫技術(shù)合理結合,提出了“基于表位定向哺乳動(dòng)物細胞展示抗體庫技術(shù)”。該平臺的優(yōu)勢在于利用計算機進(jìn)行抗原-抗體(受體-配體)作用模式分析,在保證抗體(受體)識別表位不發(fā)生漂移的情況下進(jìn)行定向突變對抗體(受體)的成藥性進(jìn)行改善(如免疫原性、親和力、穩定性等)。同時(shí),基于哺乳動(dòng)物細胞(CHO)抗體庫展示平臺具有精細的蛋白修飾系統和高通量篩選系統,可有效地篩選具有高生物學(xué)活性的抗體(受體)分子。
借助這些抗體發(fā)現平臺,研究人員先后嘗試了對 PD-1 候選抗體、LAG3 候選抗體進(jìn)行體外親和力成熟和效應功能優(yōu)化,取得了階段性的成果。
以天然PD-1分子為例,利用上述平臺對 PD-1分子進(jìn)行體外親和力成熟獲得高親和力的PD-1突變體,候選分子較母本PD-1/PD-L1 作用親和力提高3個(gè)數量級,且候選分子可以作為腫瘤免疫抑制微環(huán)境中PD-1/PD-L1信號軸中高效的“誘餌分子”,解除腫瘤微環(huán)境中免疫抑制狀態(tài),實(shí)現強交的抗腫瘤效應。