细胞表面结合抗体图谱提名靶向黑色素瘤的MUC18导向抗体-药物偶联物

A Cell Surface-Binding Antibody Atlas Nominates a MUC18-Directed Antibody-Drug Conjugate for Targeting Melanoma

作者信息Jing Shi, Tao Jiao, Qian Guo, Weining Weng, Linjie Ma, Qing Zhang, Lijun Wang, Jianjian Zhang, Caiwei Chen, Yaling Huang, Mingqiao Wang, Rong Pan, Yanfang Tang, Wenhao Hu, Tao Meng, Shu-Hui Liu, Jun Guo, Yan Kong, Xun Meng
PMID37668527
发布时间2023-11-15
DOI10.1158/0008-5472.CAN-23-1356

实验完整度

研究涵盖抗体阵列筛选、细胞模型、体外功能实验、动物模型(CDX/PDX)、患者样本分析及猴子毒理实验,具备多层次功能与机制验证。

主要模型

黑色素瘤细胞系(A375、GAK等) 细胞系异种移植模型(GAK、A375) 患者来源异种移植模型(黑色素瘤亚型PDX)

重点核对

MUC18在黑色素瘤细胞系和肿瘤组织中的表达水平 AMT-253的体外细胞毒性及MUC18特异性 AMT-253在CDX和PDX模型中的体内疗效 AMT-253的猴子毒性和药代动力学 AMT-253的旁观者杀伤效应

摘要

近年来,靶向治疗和免疫治疗的进展显著改善了黑色素瘤的治疗。然而,对于无响应或治疗后复发的黑色素瘤患者,仍需新的治疗策略。为发现可用于抗体-药物偶联物(ADC)的黑色素瘤细胞表面靶点,我们利用蛋白质组规模抗体阵列平台,建立了黑色素瘤细胞表面结合抗体图谱(pAb)。对pAbs进行靶点鉴定,开发了针对LGR6、TRPM1、ASAP1和MUC18等的黑色素瘤细胞杀伤ADC。MUC18在主要黑色素瘤亚型的肿瘤细胞和肿瘤浸润血管中均过表达,使其成为潜在的双区室和通用黑色素瘤治疗靶点。AMT-253是一种基于拓扑异构酶I抑制剂依沙替康和自降解T部分的MUC18导向ADC,与基于微管抑制剂的对应ADC相比,具有更高的治疗指数,并在猴子中表现出良好的药代动力学和耐受性。AMT-253通过DNA损伤和凋亡表现出MUC18特异性细胞毒性,并具有强旁观者杀伤效应,在黑色素瘤细胞系和患者来源异种移植模型中产生强效抗肿瘤活性。小鼠MUC18特异性抗体-T1000-依沙替康偶联物靶向肿瘤血管,抑制了人黑色素瘤异种移植物的肿瘤生长。AMT-253与抗血管生成药物联合治疗在黏膜黑色素瘤模型中比单药产生更高疗效。在黑色素瘤之外,AMT-253在多种表达MUC18的实体瘤中也有效。高效靶点/抗体发现与T部分-依沙替康连接子-载荷的结合,可能促进新ADCs的发现,以改善癌症治疗。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
哪些黑色素瘤细胞表面抗原可作为ADC靶点,以及MUC18导向ADC是否能有效治疗黑色素瘤?
核心机制
AMT-253通过内吞释放依沙替康,抑制拓扑异构酶I,导致DNA损伤和细胞凋亡,并具有旁观者杀伤效应。
主要证据
体外细胞毒性实验显示AMT-253对MUC18阳性细胞有特异性杀伤;在CDX和PDX模型中,AMT-253抑制肿瘤生长,且通过γH2A.X和cleaved caspase-3染色证实DNA损伤和凋亡。
研究意义
研究提出了MUC18作为黑色素瘤通用治疗靶点,并开发了具有临床潜力的ADC AMT-253,可能为黑色素瘤患者提供新的治疗选择。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

抗体阵列筛选与靶点鉴定

利用蛋白质组规模抗体阵列平台,识别黑色素瘤细胞表面结合抗体,并鉴定其靶点。

使用荧光标记的黑色素瘤细胞系(GAK、HMVII、A375)筛选PETAL抗体阵列,获得细胞结合抗体,并通过流式、免疫荧光和免疫沉淀-质谱鉴定靶点。

2

MUC18表达分析

验证MUC18在黑色素瘤组织中的表达及其作为ADC靶点的可行性。

使用抗MUC18抗体N1238对黑色素瘤组织芯片进行免疫组化,评估MUC18在肿瘤细胞和血管中的表达及与预后的关系。

3

ADC构建与体外活性评估

比较MUC18靶向ADC(AMT-253和AMT-253-M)的体外细胞毒性和内化效率,选择合适ADC格式。

将人源化pAb253分别偶联T1000-exatecan和vc-MMAE,制备AMT-253和AMT-253-M,检测其结合、内化和细胞毒性。

4

体内药效评估

评估AMT-253在不同黑色素瘤CDX和PDX模型中的抗肿瘤活性。

在多个黑色素瘤亚型模型中,静脉注射AMT-253,测量肿瘤体积变化。

5

机制研究

阐明AMT-253杀伤肿瘤细胞的分子机制。

通过Western blot和IHC检测DNA损伤标志物(γH2A.X、pKAP1)和凋亡标志物(cleaved caspase-3)的表达。

6

联合用药研究

评估AMT-253与抗血管生成药物联合治疗的潜力。

在GAK异种移植模型中,联合给予AMT-253和贝伐珠单抗,测量抗肿瘤疗效。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证分子表达变化
验证机制链路
评估体内效果

产品清单

实验环节名称品牌货号
RPMI-1640培养基----
DMEM培养基----
F-12K培养基----
McCoy's 5A培养基----
DMEM/Ham's F12 1:1混合培养基----
氢化可的松----
胎牛血清----
支原体PCR检测试剂盒GeneCopoeiaMP004
SYTO-62Thermo Fisher ScientificS11344
Alexa Fluor 488山羊抗小鼠IgG二抗Jackson ImmunoResearch Laboratories115-545-003
Alexa Fluor 594山羊抗小鼠IgG二抗Jackson ImmunoResearch Laboratories115-585-003
Alexa Fluor 488山羊抗人IgG二抗Jackson ImmunoResearch Laboratories109-545-008
Hoechst 33258Sigma--
LIVE/DEAD可固定近红外死细胞染色试剂盒Thermo Fisher ScientificL34960
DAKO抗原修复液DAKO--
HRP标记的二抗DAKO--
DAB染色液----
抗MUC18抗体GeneTexGTX01919
抗GPNMB抗体Abcamab222109
抗ETRB抗体Abcamab230618
抗磷酸化组蛋白H2A.X (Ser139)抗体Cell Signaling Technology9718
抗裂解caspase-3抗体Cell Signaling Technology9661
抗裂解caspase-8抗体Cell Signaling Technology9496
细胞计数试剂盒-8DojindoCK04-20
MabSelect Sure树脂GE Healthcare Lifesciences--
Zeba脱盐离心柱Thermo Fisher Scientific--
vc-MMAE连接子-载荷DC ChemicalsDC7556
三(2-羧乙基)膦----
活性炭----
Countess3细胞计数器Invitrogen--
人MUC18蛋白,His标签AcrobiosystemsCD6-H5229
HRP标记的抗人IgG Fc二抗Abcamab99759
生物素标记的抗依沙替康抗体AbmartADC-Ab0001
TMB溶液KPL Inc.50-85-05
链霉亲和素蛋白,HRPThermo Fisher Scientific21124
人His标签MUC18蛋白Acrobiosystems--
食蟹猴His标签MUC18蛋白Acrobiosystems--
小鼠His标签MUC18蛋白Acrobiosystems--
Octet RED96e系统ForteBio--
RIPA裂解缓冲液----
Halt蛋白酶和磷酸酶抑制剂混合物Thermo Fisher Scientific--
兔抗磷酸化KAP1 (Ser8245)抗体AbmartT59666
兔抗KAP1抗体AbmartT55173
兔抗磷酸化组蛋白H2A.X (Ser139)抗体AbmartT56572
兔抗组蛋白H2A.X抗体AbmartT55269
兔抗裂解caspase-3 (Asp175)抗体Cell Signaling Technology9661
抗β-肌动蛋白小鼠单抗Cell Signaling Technology3700
Tanon 4600Tanon, Inc.--
FITC-右旋糖酐----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养
细胞系培养基类型、FBS浓度、培养条件(37°C、5% CO2)
阅读提示:详见Methods中的Cell lines部分
MUC18表达验证
IHC抗体(N1238)、组织样本来源、H-score分级标准
阅读提示:详见Methods中的IHC部分和Results中的MUC18表达分析
ADC体外细胞毒性
细胞铺板密度(2-5,000 cells/well)、ADC浓度梯度、孵育时间(5天)
阅读提示:详见Methods中的Cytotoxicity assay for ADC部分
体内药效
小鼠品系、肿瘤接种方式、给药剂量和方式、肿瘤测量方法
阅读提示:详见Methods中的Cell line and PDX studies部分
机制研究
处理浓度(10 nM)、时间点(24、48、72小时)、抗体列表
阅读提示:详见Methods中的Western blotting部分和Results中的机制部分