今天給大家推薦一篇2021-05-12,發表在國際化學頂級期刊JACS(IF=14.6)的一篇文章,該文章的亮點是,發現了增强抗體親和力及ADCC效應的新機制、新策略,即位點選擇性修飾抗體上的覈心岩藻糖,可增强親和力100倍及ADCC活性。
通訊作者是王來曦教授,來自美國馬里蘭大學,是著名的糖化學生物學家。王來曦教授在中科院上海有機化學研究所獲得博士學位後,先後在美國約翰霍普金斯大學及麻省理工學院做博士後。
【背景介紹】
抗體Fc N糖基化能顯著影響抗體與FcγRIIIa受體的親和力及ADCC活性。以前的抗體結構研究都表明,覈心岩藻糖修飾能够减弱抗體與Fcγ受體的相互作用。王來曦課題組,打破了對覈心岩藻糖修飾的認知,對覈心岩藻糖位點特异性修飾後,反而能顯著增强抗體與Fcγ受體的相互作用。
位點選擇性修飾岩藻糖後,逆轉抗體的親和力及ADCC效應,親和力提高100倍,見圖1。
圖1:覈心岩藻糖修飾逆轉親和力的蛋白結構圖
【內容簡介】
01化學酶法催化選擇性修飾覈心岩藻糖
實現位點選擇性修飾覈心岩藻糖,需要依賴一個關鍵的酶,該酶是新的岩藻糖苷酶突變體,能够將不同基團修飾的岩藻糖連到N糖基化上。例如,6-疊氮岩藻糖或6-羥基-岩藻糖能够顯著增强抗體與FcγRIIIa的親和力及ADCC活性。於是,逆轉了覈心岩藻糖對親和力及ADCC的反作用,反而起到了增强親和力及ADCC的作用。
在覈心岩藻糖上位點特异性修飾的示意圖,見圖2。
圖2:覈心岩藻糖的位點特异性修飾
細胞表達的抗體糖型往往不均一,影響抗體的品質控制難度及藥代動力學性質。作者利用化學酶法,可獲得均一糖型的抗體,且具有更强的親和力及ADCC活性。
首先用野生型糖苷酶AIfC/Endo-S2,將不均一的糖型切除,在抗體上留下一個均一的N乙醯葡萄糖,然後利用突變型糖苷酶AIfC E274A及Endo-S2 D184M在抗體上連上均一的糖型及覈心岩藻糖的疊氮修飾或其他修飾,見圖3。
圖3:化學酶法催化抗體的覈心岩藻糖修飾
02親和力檢測
通過化學合成法,獲得不同基團修飾的岩藻糖,然後化學酶法催化,將這些不同基團修飾的岩藻糖引入到抗體上,獲得各種岩藻糖修飾的抗體,接著測試這些抗體與FcγIIIa受體的親和力,糖型及親和力見錶1。
6-疊氮修飾的覈心岩藻糖的糖型G2(Az)F與現時已知的最佳糖型G2的親和力相當,與岩藻糖修飾的糖型相比(Herceptin),親和力逆轉,並提高100倍。
錶1:不同覈心岩藻糖修飾的抗體與FcγRIIIa的親和力
03ADCC活性檢測
利用乳腺癌細胞系SKBR3(HER2+,ATCC)及T細胞系Jurkat(表達FcγRIIIa受體),及抗體啟動ADCC產生的螢光素訊號,檢測ADCC效應(參考文獻PMID 25086226)。6-疊氮修飾的覈心岩藻糖的糖型G2(Az)F與現時已知的最佳糖型G2的ADCC效應相當,與岩藻糖修飾的糖型相比(Herceptin),顯著提高ADCC效應。見圖4。
圖4:不同覈心岩藻糖修飾抗體的ADCC活性檢測
04分子動態類比
最後,通過分子動態類比分析,確認覈心岩藻糖修飾後,抗體與FcγRIIIa受體的相互作用。覈心岩藻糖的6比特疊氮修飾,或6比特羥基修飾,能改變覈心岩藻糖的方位,改善糖與抗體的相互作用,起到增强親和力的作用。
【總結點評】
王來曦課題組,發現了一個增强抗體親和力及ADCC的全新機制,及全新的策略。
通過在覈心岩藻糖的6比特進行位點選擇性修飾(疊氮或羥基),能够逆轉覈心岩藻糖對抗體親和力的反作用,提高親和力100倍,增强ADCC效應。
文章連結:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c03174
原文引用:DOI: 10.1021/jacs.1c03174
原文刊載於【藥學前沿進展】公眾號
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