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复宏汉霖创新研发新添“利器”,成功构建超大库容人源化单域抗体噬菌体展示库

2020-04-09


     近期,复宏汉霖在噬菌体展示库技术领域又取得了新的突破:公司成功构建了先进的人源化羊驼单域抗体噬菌体展示库,库容达到2×1012,几乎已是业界目前所能达到的库容最高水平。


     1975年杂交瘤技术的出现,推动单克隆抗体药物的发展进入了新的时代。随后出现的噬菌体展示库技术与杂交瘤技术一起成为了抗体发现最主要的两项平台技术。针对这两条抗体发现途径,复宏汉霖研发团队均已建立了独立自主的技术平台。目前,复宏汉霖的产品管线已广泛覆盖肿瘤免疫靶点、抗血管生成靶点、肿瘤特异性靶点等肿瘤治疗领域的重要靶点,这些抗体候选药物有90%以上由公司自主研发,是公司抗体发现平台高产高效的最佳证明。例如,公司自主研发的创新型抗PD-L1单抗HLX20,就是通过自有的全人源噬菌体展示库发现的单抗候选药物。


     作为一种强大的、应用广泛的抗体发现途径,噬菌体展示库通过体外免疫演化的过程,可快速高效地识别并筛选出对于目标蛋白具有高亲和力的抗体片段,经过序列及功能鉴定后可进一步构建成不同结构的抗体。除了以上提到的全人源噬菌体展示库外,2019年复宏汉霖在噬菌体展示库技术领域又取得了新的突破:公司成功构建了先进的人源化羊驼单域抗体噬菌体展示库,库容达到2×1012,几乎已是业界目前所能达到的库容最高水平。



     单域抗体(VHH),抗体研发的“魔术子弹”

    单域抗体(VHH)噬菌体展示库能够高效筛选出对于目标蛋白具有高亲和力的单域抗体。单域抗体即常说的“纳米抗体”(nanobody),在自然界中并不存在,最早于1993年由比利时科学家构建而成。他们在驼类动物的血清中发现一种天然缺失轻链的重链抗体,克隆驼类重链抗体的可变区得到只由一个重链可变区组成的抗体结构,称为VHH(variable domain of heavy chain of heavy-chain antibody),即单域抗体。我们一般熟知的完整的IgG单克隆抗体全长大小约145kD,而单域抗体大小仅约80kD,这种抗体缺乏轻链,亦不具有重链的CH1恒定区,是目前构建出的能结合抗原的最小单元抗体。


(L. Eyer, K. Hruska. 2012)

     单域抗体的潜在应用非常广泛,其自身即具有成药潜力且国际上已有单域抗体药物获批上市。此外,单域抗体因为具有分子量小、亲水性好、稳定性强、易于重组表达且表达量相对较高等优点,也非常适于作为各种新型抗体结构的基本元件,能够方便地进一步设计构建出双特异性甚至是多特异性抗体以及抗体偶联药物等结构。因此,单域抗体也被喻为抗体药物研发的“魔术子弹”。



     人源化VHH噬菌体展示库,新型抗体高效研发的“百宝箱”

     复宏汉霖构建的VHH噬菌体展示库除了具有超大库容以外,还具有多项优势。基因测序结果显示,复宏汉霖构建的VHH噬菌体展示库中高达80%以上的克隆具有完整的开放阅读框(Open Reading Frame),保证了从库中筛选出的抗体片段基因未来能够正常表达出对应的抗体结构。此外,该VHH噬菌体展示库骨架区已大部分置换成人类序列,同时也巧妙地保留了FW2(framework 2)区域小部分原有的亲水性氨基酸序列,既实现了抗体的高度人源化又保留了原有的亲水性优势。


     在VHH噬菌体展示库构建完成后,复宏汉霖研发团队进行了严谨的验证测试,以证明对于不同的抗原该VHH噬菌体展示库均能高效筛选出高亲和力的单域抗体。例如,研发团队以CTLA-4为目标蛋白,从VHH噬菌体展示库中筛出了23个对于CTLA-4具有高亲和力的单域抗体,其中4个抗体在体外测试中具有CTLA-4信号阻断功能。


     未来,复宏汉霖利用这个VHH噬菌体展示库进行抗体创新研发,无须通过传统的免疫动物的方法,也无须人源化改造或亲和力成熟等复杂的过程,可显著提高双特异性抗体等新型抗体的研发效率。可以说拥有了这个VHH噬菌体展示库,就像拥有了抗体原件“百宝箱”,对于大部分目标靶点,复宏汉霖研发团队均能够从“百宝箱”中快速“钓”出对应的高亲和性单域抗体结构,作为进一步组成双特异性抗体以及其他新型抗体的关键原件。



     助力双特异性抗体研发取得阶段性成果

     从这一强大的VHH噬菌体展示库中,复宏汉霖已筛选出了首批针对不同目标靶点的单域抗体。利用单抗研发过程中积累的丰富的抗体连接子(Linker)设计经验,公司也得以快速地设计出适宜的连接子,将筛选出的单域抗体与管线中成熟的抗体结构相连接,构建了多个颇具潜力的双特异性抗体候选药物,目前正在对这些双特异性抗体进行相关专利申请,同时也在积极推进这些双特异性抗体的临床前研究与生产工艺开发,短期内有望在双抗的创新研发领域取得新的突破。



     参考文献

1. Hamers-Casterman C, Atarhouch T, Muyldermans S, et al. Naturally occurring antibodies devoid of light chains[J]. Nature, 1993, 363(6428): 446-448.

2. Eyer L, Hruska K. Single-domain antibody fragments derived from heavy-chain antibodies: a review[J]. Vet Med, 2012, 57(9): 439-513.