Nat Commun | 浙江大学潘利强/陈枢青开发单抗进化方法以逆转抗体药物耐药性

结直肠癌对西妥昔单抗的获得性耐药部分是由位于表皮生长因子受体 (EGFR) 胞外域中西妥昔单抗表位中的突变获得介导的，这阻碍了西妥昔单抗的临床应用。

2022年7月30日，浙江大学潘利强及陈枢青共同通讯在Nature Communications（IF=18）在线发表题为“Structure-guided and phage-assisted evolution of a therapeutic anti-EGFR antibody to reverse acquired resistance”的研究论文。该研究开发了一种结构引导和噬菌体辅助的进化方法，用于西妥昔单抗进化，以逆转 EGFRS492R或 EGFRG465R驱动的耐药性，而不会改变结合表位或破坏抗体功效。

所有进化的西妥昔单抗变体均有效抑制EGFR活化和下游信号传导，并诱导EGFRS492R和EGFRG465R以及EGFRWT的内化和降解。进化的西妥昔单抗变异体（Ctx-VY、Ctx-Y104D和Ctx-W52D）在互补决定区有一个或两个氨基酸取代，很大程度上继承了西妥昔单抗优化的理化性质，从而保证了其成药性。该研究数据表明结构引导和噬菌体辅助进化能够作为一种有效且通用的方法，用于逆转受体突变介导的对治疗性抗体药物的耐药性。

自 1986 年以 Orthoclone OKT3 名义上市的 Muromonab-CD3 被 FDA 批准用于治疗急性器官移植排斥反应以来，单克隆抗体 (mAb) 已被广泛用于治疗各种疾病，如癌症、免疫紊乱和感染。然而，出现具有不同潜在机制的原发性（从头）或继发性（获得性）耐药性，主要但不限于抗原点突变介导的耐药性下游信号通路异常和表达上调耐药性相关蛋白破坏了治疗性抗体在靶向癌症治疗中的应用。西妥昔单抗是一种靶向表皮生长因子受体 (EGFR) 的人鼠嵌合 IgG1 mAb，是第一个获批用于治疗伊立替康难治性和/或奥沙利铂难治性转移性结直肠癌 (mCRC) 患者的mAb药物。帕尼单抗是一种全人源 IgG2 单克隆抗体，是另一种针对 mCRC14的EGFR靶向治疗性单克隆抗体。西妥昔单抗和帕尼单抗都与表皮生长因子 (EGF) 竞争结合以干扰EGFR的下游信号传导，从而抑制肿瘤细胞的增殖。点突变T790M是一种位于 EGFR 细胞内结构域的获得性突变，与对EGFR酪氨酸激酶抑制剂 (TKI) 的获得性耐药性最常见的内在耐药相关联，而EGFR胞外域 (ECD) 中的点突变倾向于破坏治疗性抗体的特异性靶向。

本研究通过对有抗EGFR mAb治疗史的mCRC患者的临床无细胞 DNA (cfDNA) 进行分析，发现一组EGFR ECD突变通过减弱抗 EGFR 抗体结合介导获得性耐药，例如V441位的EGFR ECD突变, S442, R451, I462, S464, G465, K467, K489, I491和 S49220,21,22,23,24,25,26。除R451外，上述所有残基均位于西妥昔单抗和/或帕尼单抗24的结合位点。S492R和G465R约占临床获得性耐药病例的20%，是最常见的点突变，可导致抗 EGFR 抗体耐药。逆转点突变驱动的抗EGFR抗体耐药性的策略集中在使用新的抗体组合，例如MM-151和Sym004，以靶向非重叠表位，这是一种耗时且劳动密集型的方法。

该研究提供了一种结构引导和噬菌体辅助进化 (SGAPAE) 方法，用于进化亲本抗体西妥昔单抗以逆转由EGFRS492R或 EGFRG465R（西妥昔单抗治疗中两种最常见的抗体耐药点突变）介导的耐药性。研究者使用SGAPAE方法使用 Rosetta 平台确定界面的结合和未结合状态之间的能量差异，开发了一个半理性设计的具有受限表位的西妥昔单抗突变体库。集中的文库能够有效地鉴定三种突变最小的西妥昔单抗变体 (Ctx-VY、Ctx-Y104D 和 Ctx-W52D)，以逆转EGFRS492R或EGFRG465R驱动的对西妥昔单抗的耐药性，同时保持西妥昔单抗的优化物理和化学性质很大程度，从而保证了它们的成药性。

因此，SGAPAE方法构成了一种有效且可行的策略，可以克服单突变驱动的耐药性，同时保持亲本抗体的成药性，有望成为其他生物制剂发展的有效方法。

参考消息：

https://www.nature.com/articles/s41467-022-32159-6

转自： iNature

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