通过使用两种形式(基于IgG和DbFc)的双抗,对抗原表位位置和双抗分子激活T细胞的体外效力之间的关系进行了研究。
不同双抗形式与抗原结合表位位置的关系非常重要
近年来,随着双抗表达和纯化技术的不断突破,双抗已经发展出近70种结构,而不同的结构产生不同的抗原识别臂距离。鉴于几何构型可能在形成免疫突触中起关键作用,通过构建两种不同形式的双特异性抗体模式:diabody FC(DbFc)和基于IgG的分子模式,研究发现拥有更长结合臂的IgG分子结构对膜近端的抗原表位更有效,而拥有较短结合臂的DbFc对对膜远端的抗原表位更有效。
双抗形式取决于作用目的
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此外,为了系统地研究抗原表位位置在T细胞导向疗法中的作用,实验人员通过将表皮生长因子(EGF)样结构域作为相对刚性的结构间隔物,设计了一系列表达BCMA抗原的细胞系,这些细胞系以不同的EGF样结构域作为系链,以增加到靶细胞膜的距离。
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研究发现,在24小时的效应器靶标比(E:T比)为5:1时,所有三种分子在诱导T0细胞系裂解方面表现出几乎相等的活性,T0细胞系在细胞表面呈现BCMA而没有任何栓系。随着到细胞表面的距离随着EGF样结构域数量的增加而增加,双特异性IgG2诱导T细胞定向裂解的能力迅速减弱,而Db和DbFc在细胞系T0到T5中显示出相当强的细胞毒性,T6和T7中的效力显著降低。
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这说明双特异性抗体分子使T细胞与靶细胞接近的程度对免疫突触形成的效率有重要影响。全长IgG和Db衍生分子的差异可以用两个抗原结合位点的臂距来解释,因为Db和DbFc结构更为坚硬和紧凑,导致T细胞和抗原表达细胞之间的距离相对较短,当超过T细胞活化的距离阈值时,双抗的杀伤功能就会明显下降。
长结合臂对膜近端抗原更有效
然后实验人员检查了相反的情况,抗原表位位于膜的近端区域,并被其上不同数量的结构单元所掩盖。
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于没有任何掩蔽的M0v细胞系,两种分子在15小时和24小时的时间点显示出几乎不可区分的EC50和Emax,24小时的数据清楚地显示出更高的最大杀伤率和显著的左移EC50。对于M2v和M4v,在15小时的时间点,DbFc活性明显低于基于IgG的分子。
然而,这两种分子的剂量-效应曲线在24小时时趋于一致,这个结果可能是由于T细胞活化的动力学差异导致,在足够长的时间内,EGF样结构域可能具有一定的结构灵活性,允许暴露膜近端BCMA抗原。对于M7v细胞系,即使在24小时,DbFc的Emax也稳定在约50%,低于基于IgG的分子,这表明在这种情况下,即使是柔韧性也不能克服空间位阻来补偿DbFc桥接CD3和BCMA的低概率。
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靶向不同表位的双抗与体外活性的关系
为了深入了解表位位置如何影响双抗的细胞杀伤活性,实验人员在过度表达FLT3的EoL1急性髓系白血病(AML)细胞系上设计并研究了多种FLT3/ CD3双特异性抗体分子。FLT3是一种受体酪氨酸激酶,其胞外结构域由五个Ig样结构域组成。
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结果显示,与一系列表达BCMA的工程细胞系的研究结果一致,针对FLT3不同结构域的双特异性分子显示出显著不同的细胞毒性,其受到分子形式的强烈影响。靶向膜远端结构域D1和D3的DbFc介导了比其IgG对应分子更有效的细胞毒性,可能是由于其使两个细胞膜紧密结合的能力。
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另一方面,针对膜近端结构域D4和D5的IgG双特异性分子诱导特异性靶细胞裂解,而对于DbFc形式的相同抗FLT3抗体,在高达10 nM的浓度下未观察到显著的细胞毒性。
参考文献:
One size does not fit all: navigating the multi-dimensional spaceto optimize T-cell engaging protein therapeutics. MAbs. 2021; 13(1): 1871171.
Format and geometries matter: Structure-based design defines the functionalityof bispecific antibodies. Comput Struct Biotechnol J. 2020 May14;18:1221-1227.
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