赋成生物特色平台 - 双功能抗体表达平台

时间:2022-12-22

1、双功能抗体简介

双特异性抗体(bispecific antibody,BsAb)简称双抗,具有两条抗原结合臂,可以结合两个不同的抗原靶点,或相同靶点的不同表位。双特异性抗体可用于研制抗肿瘤,抗自身免疫性疾病以及抗病毒的新一代药物。


双功能抗体主要分为两类:

✔ IgG like:保留了Fc片段,具有Fc介导的抗体效应功能,如ADCC、CDC。代表平台有Knob in hole、SEED、DEKK 、DVD-Ig、DAF、Crossmab 等几十个平台;

✔ non IgG like:大多数缺乏Fc功能区,分子量较小。代表平台有BiTE、DART、TandAbs、Bi-Nanobody等。

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2、双功能抗体表达平台

2.1 Knob in hole(KIH)杵臼结构


基于在抗体链的 CH3 区域用一个较大的氨基酸替换一个较小的氨基酸,形成一个“knob”结构,同时在另一条链上以较小的氨基酸替换多个较大的氨基酸形成一个“hole”结构,改变了 Fc 的局部空间结构。杵臼结构设计有利于两种异源抗体重链的正确装配。

赋成生物双功能抗体表达平台为以KIH为基础进行Fab或Fc改造而成,基于KIH的基础分别在Fab端或Fc端增加scFv或纳米抗体,从而达到双抗或多抗靶向及治疗效果。

根据分子结构,可设计单细胞或双细胞表达体系及工艺路线。

✔ 双细胞表达体系:采用半抗分别表达、体外装配的方式。

✔ 单细胞表达体系:采用单细胞表达体系,体内装配,纯化目的蛋白。


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2.2特色CD3平台


通过对CD3抗体轻链可变区改造,有效降低双抗聚集倾向,减少非肿瘤特异性的T细胞激活,降低非特异性的T细胞反应,有效避免细胞因子释放综合征(“CRS”) 。从而减少副作用,更好地用于肿瘤的治疗和缓解。


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3、双功能抗体平台的应用 - 

双细胞表达平台设计及应用

✔ 双抗设计理念:靶向癌细胞表面HER2受体D2和D4区域的双功能抗体,经过CH3区改造,形成 “杵臼”结构(knob-in-hole)。

✔ 采用特色ADCC增强型宿主细胞分别进行半抗表达,并进行体外装配,形成双功能抗体。

✔ 优势:可有效避免轻重链错配情况;同时半抗分别表达可灵活搭配不同杵臼抗体。

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3.1双细胞表达平台的蛋白表达及质量属性


✔ BsAb01-hole和BsAb01-knob表达量分别为3.28 g/L-3.73 g/L;
✔ 在半抗表达过程中,有15-47%的同源全抗,体外装配后其半抗及HHL比例降低至5%以下,SEC-HPLC纯度高达99.6%

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3.2 In vitro study


✔ BsAb01的增殖抑制作用显著优于同靶点单抗及联用;
✔ 其靶细胞抑制率高达80%以上,ADCC活性明显强于同靶点单抗及联用。

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3.3 In vivo efficacy testing

✔ 在不同小鼠荷瘤模型中,BsAb01的肿瘤抑制效果明显高于同靶点单抗。


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4、双功能抗体平台的应用 - 

单细胞表达平台设计及应用

✔ 双抗设计理念:scFv通常由一个VH、一个VL、以及介于中间的接头构成,BsAb02在VL的C末端进行结构改造(单链抗体scFv片段包含重链可变区、接头和k轻链可变区)。同时在CH3区改造,形成 “杵臼”结构(knob-in-hole)。

✔ 最终分子结构:Fab-Fc(G1)×scFv-Fab-Fc(G1)。其中Fab-Fc(G1)部分为Target1半抗体,scFv-Fab-Fc(G1)部分为Target1 scFv与anti-CD3 Fab-Fc的重链N端连接组成的半抗体,双特异抗体Fc端为杵臼结构设计。

✔ 采用特色CD3抗体平台,有效降低双抗聚集倾向及免疫原性问题。同时轻链分别采用λ和κ,可有效避免轻重链错配情况。
✔ 采用MGV表达体系,进行单细胞表达。

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4.1单细胞表达平台的蛋白表达及传代稳定性评估

✔ BsAb02表达量约为4.71 g/L-5.64 g/L;

✔ 细胞经过30 passages 传代(>100PDL), 抗体关键质量属性未发生显著变化。

✔ SEC纯度>83%(一步亲和);nrCE-SDS和电荷异构基本一致;N-glycans分布基本一致;生物学活性基本一致。


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参考文献

1、 Ma J, Mo Y, Tang M, Shen J (2021) .Bispecific Antibodies: From Research to Clinical Application. Front. Immunol. 12:626616.

2、 双特异性抗HER2抗体(CN 109715671 B)


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