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江苏十一选五前三走势:AET2016現場速遞三:Epitope or Affinity?

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新聞公告

華人抗體協會成立大會暨第一次年會將于2017年4月30日在美國馬塞諸塞州劍橋市(Cambridge,MA)召開,會議詳情將陸續在協會的公眾號發布。


華人抗體協會原創系列:協會動態  


AET2016現場速遞三:Epitope or Affinity?


在抗體開發中,該如何選擇和平衡affinity(親和力)和 epitope(表位)?Antibody Engineering and Therapeutics 會議第三天,Dimiter Dimitrov談到了抗體親和力和表位對CAR-T, ADC類藥物efficacy的影響。由于這個問題在抗體研發中很常見,所以本文將對這個問題做一些詳細的報道。



Dimiter S. Dimitrov, Ph.D.

Senior Investigator

Cancer and Inflammation Program

Head, Protein Interactions Section, NIH


Dr. Dimitrov的研究領域主要包括抗體庫展示篩選方法開發,抗體工程,蛋白生物化學,結構生物學,計算機輔助生物學,以及病毒,免疫,腫瘤生物學。



 Epitope和Affinity對  

CAR-T efficacy的影響


1. 不同Epitope 對CAR efficacy的影響


抗體binding  epitope對CAR 的efficacy是有影響的。在Haso et al的一項研究里,他們使用了來自于兩種anti-CD22 抗體(m971和 HA22SH)的scFv構建CAR。HA22SH和m971的 binding  epitope不同(圖一),m971的結合表位更接近細胞膜(membrane-proximal epitope)。兩種抗體的親和力也不一樣,HA22SH的Kd為2.3nM,m971的kd為47nM。但是在體外和體內試驗中,m971 CAR的療效都比HA22SH CAR的療效更好。圖二是用上述兩種CAR在NSG小鼠中做的efficacy試驗。Day 0:i.v. 注射NALM6-GL細胞。Day 3:每只老鼠接受1E+7 HA22SH-28z CAR,等量的m971-28z CAR,或者mock T 細胞。IVIS bioluminescence imaging:Day 3 治療之前,Day 7 和Day 15 治療之后。由圖二可見m971-28z的療效顯著優于HA22SH-28z。


圖一(圖片摘自于Haso et al. Blood, 2013)



圖二. (圖片摘自于Haso et al. Blood, 2013)


Haso等人對比了上述兩種CAR和CD19-28z CAR(由FMC63 scFv構建而來)的體外活性。CD19比較小,所以anti-CD19 FMC63 scFv 的binding epitope 相當于membrane-proximal epitope(圖一)。他們發現m971-28z的體外活性和CD19-28z的體外活性相當,兩者均比HA22SH-28z的體外活性好。(圖三)


圖三. (圖片摘自于Haso et al. Blood, 2013)


2. 相同Epitope, 不同antibody affinity對CAR efficacy的影響


在另一項研究中,Lynn et al對比了兩種有overlapping epitope的CAR。其中HA-FRb scFv的親和力為2.48nM,LA-FRb scFv的親和力是54.3nM。研究發現,高親和力的HA-FRb CAR的體外和體內活性均比低親和力的LA-FRb CAR要好。(圖四)



圖四(圖片摘自于 Lynn et al, Leukemia, 2016)


值得注意的是,overlapping epitope的情況下,提高affinity可能會相應地提高CAR efficacy,但是當affinity達到一個程度以后,再提高affinity,不一定會有相應的efficacy的提高,這種情況被稱為affinity threshold。比如,Chmielewski et al 在2004年發表在J of Immunology上的一項研究中,使用了一系列的anti-ErbB2 scFv構建CAR。這些scFv的親和力在3.2E-7到1.5E-11 M之間 。研究發現,當抗體親和力達到一定程度后(Kd<1E-8 M),親和力繼續提高對in vitro efficacy沒有顯著影響,而且這些不同親和力的CAR在不同ErbB2 expression level的細胞上的efficacy也很相近。但是低親和力的CAR(Kd>1E-8 M)和高親和力的CAR (Kd<1E-8 M)的效果卻有明顯差別。具體結果見圖五。圖五:不同affinity的CAR對不同ErbB2 expression level 細胞的lysis。紅色數字是5個scFv的Kd (M)。



圖五.  adapted from Chmielewski et al . J of Immunology


基于上述試驗結果,Dimitrov在會議上分享了他總結出的epitope和affinity對CAR-T efficacy的影響:


? 抗體親和力和CAR efficacy相關性取決于binding epitope。

? 如果兩個抗體的binding epitope不同,則這兩種抗體的親和力高低和他們對應的CAR的efficacy的好壞沒有必然關系。

? 如果兩種抗體擁有overlapping epitope,則抗體親和力和CAR療效可能會有一定相關性。

? 當親和力提高到一定程度(threshold)之后,再提高親和力不一定會提高efficacy。



Epitope和Affinity對

ADC efficacy的影響


會議中Dimitrov簡要介紹了一些ADC類藥物中epitope和affinity對efficacy的影響。在Feng et al的一項研究中,m900 和m906是兩個anti-CD56抗體。m906的binding epitope是membrane distal domain,m900的binding epitope是membrane proximal domain。兩個抗體的親和力相近:m906是4.5nM,m900是2.9nM。Feng et al將這兩種抗體分別構建成pyrrolobenzodiazepine dimer (PBD)的antibody-drug conjugate。結果發現m906的in vitro cytotoxicity 明顯優于m900(圖六),其中一個重要原因是m906的internalization比m900更好。這項研究表明,某些情況下,選擇membrane distal epitope對于某些ADC類藥物可能更佳。Dimitrov認為,對于ADC類藥物,如果抗體的親和力(affinity)相近,不同的表位,不同的avidity,和不同的internalization 可能也會造成ADC的efficacy不同。



圖六 Feng, et al. mAbs, 2016


現場速評  

Dimitrov 講到,epitope為什么影響CAR和ADC的具體原因尚不清楚,可能和cell signaling events有關。上述結果說明,在篩選抗體的過程中,需要平衡affinity和epitope的選擇。根據筆者所在的實驗室的經驗,在抗體初期篩選中,最好能篩選出多個不同epitope的抗體作為parental clone。另外,抗體epitope的選擇也可以參考現有的針對同樣target antigen的比較成功的抗體的epitope。另一方面,ADC類的藥物種類相當多,對于需要在細胞內發揮作用的ADC來說,internalization 是比affinity更重要的一個因素。 但是,對于某些ADC類藥物(比如PE38 immunotoxin),僅僅有好的internalization并不代表一定會有好的efficacy。因為PE38 immunotoxin這類藥物需要efficient translocation from endoplasmic reticulum (ER) to cytosol才能很好地發揮作用。因此,對于不同的format可能需要更細致考慮。



撰寫與編輯:華人抗體協會



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