具有细胞内药物释放特性的抗体-药物偶联物对CD7阳性细胞表现出特异性细胞毒性

An antibody-drug conjugate with intracellular drug release properties showing specific cytotoxicity against CD7-positive cells

作者信息Jing Zhang, Arvind Jain, Sabine Milhas, Daniel J Williamson, Justyna Mysliwy, Adam Lodge, Jenny Thirlway, Majid Al Nakeeb, Ami Miller, Terry H Rabbitts
PMID34062328
期刊Leuk Res
发布时间2021-09
DOI10.1016/j.leukres.2021.106626

实验完整度

包括体外细胞系实验(Jurkat、KOPT-K1、A549-CD7)验证特异性杀伤,转基因小鼠体内定位实验,以及异种移植肿瘤模型(A549-CD7)验证体内疗效,并涉及凋亡机制验证和ADC内化定位检测。

主要模型

人T-ALL细胞系Jurkat和KOPT-K1 稳定表达CD7的A549肺癌细胞系A549-CD7 CD7抗原阴性对照细胞系A549和SKBR3 异种移植肿瘤模型(A549-CD7细胞皮下移植)

重点核对

细胞系选择:Jurkat、KOPT-K1、A549-CD7、A549、SKBR3,需确认CD7表达水平 ADC浓度和孵育时间:细胞活力测定中,细胞以5×10^4 cells/mL培养,加药孵育72小时 凋亡实验条件:抗CD7、抗CD7-MMAE浓度1 μg/mL,依托泊苷5 μM,处理24小时 体内实验剂量:单次静脉注射2 mg/kg或10 mg/kg的抗CD7-MMAE,对照组为PBS或抗CD7抗体 肿瘤模型建立:A549-CD7细胞5×10^6个与Matrigel 1:1皮下植入,肿瘤体积100-150 mm3时分组处理

摘要

难治性T细胞急性白血病不再对治疗产生反应,可以从靶向T细胞特异性表面蛋白的新疗法中获益。T细胞相关表面蛋白(surfaceome)提供了减少肿瘤负荷的潜在治疗靶点,同时也靶向肿瘤复发的白血病起始细胞。最近对T细胞白血病表面蛋白组的研究证实,CD7在明显疾病中高表达。我们使用抗CD7抗体药物偶联物(ADC)证明,抗体与表面CD7蛋白的结合导致抗原与ADC一起快速内化。因此,通过诱导凋亡观察到细胞杀伤,且依赖于细胞表面CD7。抗CD7 ADC对T细胞急性白血病(T-ALL)细胞Jurkat和KOPT-K1的体外细胞毒活性(EC50)在5-8 ng/mL范围内。在表达CD7抗原的人肿瘤生长预临床异种移植模型中,单次剂量的ADC即可抑制肿瘤生长。数据表明,靶向CD7的ADC可能发展成为一种重要的二线疗法,用于治疗T细胞急性白血病、难治性CD7阳性白血病以及表达CD7的急性髓系白血病(AML)亚型。

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
利用抗CD7抗体药物偶联物(ADC)是否能够通过靶向CD7阳性细胞并利用其内化特性,实现对CD7阳性白血病细胞的特异性杀伤,从而为难治性T-ALL等CD7阳性恶性肿瘤提供新的治疗选择?
核心机制
抗CD7抗体与CD7结合后触发快速内化,ADC通过PermaLink®连接子偶联MMAE,进入内体/溶酶体后由组织蛋白酶切割释放MMAE,引起细胞凋亡。
主要证据
体外实验显示抗CD7-MMAE对Jurkat和KOPT-K1细胞具有剂量依赖性杀伤(IC50分别为5.4 ng/mL和8.1 ng/mL),对CD7阴性细胞无作用;凋亡实验显示Annexin V阳性细胞比例增加;体内实验显示单次注射ADC可显著抑制A549-CD7异种移植肿瘤的生长。
研究意义
抗CD7 ADC有潜力成为CD7阳性T-ALL、难治性CD7阳性白血病及表达CD7的AML亚型的二线治疗选择,尤其对复发难治患者具有潜在价值。

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

生成抗CD7抗体和ADC构建

制备靶向CD7的抗体并偶联细胞毒性药物MMAE,以用于后续功能实验。

从抗CD7单链可变区(scFv)构建人IgG1抗体,在NS0细胞中表达并纯化;通过PermaLink®化学将MMAE偶联到抗体铰链区半胱氨酸,生成抗CD7-MMAE ADC,并测定药物抗体比(DAR)。

2

抗CD7抗体内化检测

验证抗CD7抗体结合CD7后能否被细胞内化并转运至内体/溶酶体。

将Alexa Fluor 488标记的抗CD7抗体与Jurkat、KOPT-K1、PBMC孵育,在不同温度(4°C和37°C)下观察内化情况,通过共聚焦显微镜检测与EEA1/LAMP1的共定位。

3

体外细胞毒性评价

评估抗CD7-MMAE对CD7阳性细胞的特异性杀伤作用。

将不同浓度的ADC或抗体处理A549-CD7、A549、Jurkat、KOPT-K1、SKBR3等细胞,72小时后使用CellTiter-Glo测定细胞活力,计算IC50。

4

凋亡机制验证

验证抗CD7-MMAE诱导CD7阳性细胞凋亡。

用抗CD7-MMAE处理Jurkat和KOPT-K1细胞24小时,使用Annexin V/7-AAD染色,通过流式细胞术检测凋亡细胞比例。

5

体内定位和分布

验证抗CD7 ADC在体内能靶向并内化到表达人CD7的细胞。

对hCD7转基因小鼠静脉注射抗CD7 ADC,4小时后取脾细胞,检测ADC与内体/溶酶体标记的共定位。

6

体内抗肿瘤疗效评价

验证抗CD7-MMAE在异种移植肿瘤模型中的疗效。

将A549-CD7细胞皮下植入裸鼠,待肿瘤体积达100-150 mm3后,单次静脉注射PBS、抗CD7抗体(2或10 mg/kg)或抗CD7-MMAE(2或10 mg/kg),监测肿瘤生长36天。

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。

验证样本或模型特征
验证分子表达变化
验证免疫效应
验证机制链路
评估体内效果
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
RPMI1640培养基Gibco--
DMEM培养基Gibco--
胎牛血清Sigma--
青霉素-链霉素Gibco--
Lipofectamine 2000转染试剂Thermo Fisher Scientific--
Neon转染系统Thermo Fisher Scientific--
HiTrap Protein G HP层析柱GE Healthcare--
AKTA蛋白质纯化系统GE Healthcare--
Alexa Fluor 488 5-SDP酯Life Technologies--
μ-slide 8孔腔室ibidi80821
DeltaVision Elite成像系统GE Healthcare--
Zeiss 880倒置激光共聚焦显微镜Zeiss--
EEA1兔单克隆抗体Cell Signaling3288S
LAMP1兔单克隆抗体Cell Signaling9091S
Alexa Fluor 594驴抗兔IgG(H+L)抗体InvitrogenA-21207
Alexa Fluor 488山羊抗人IgG(H+L)抗体InvitrogenA-11013
含DAPI的Fluoromount-G封片剂SouthernBiotech0100-01
BD Quantibrite微球BD--
CellTiter-Glo发光细胞活力检测试剂盒PromegaG7573
EnVision酶标仪PerkinElmer2103
FITC标记的Annexin VBD556420
Attune NxT流式细胞仪Thermo Fisher--
PermaLink-PEG4-Val-Cit-PAB-MMAE----
Zeocin(博来霉素抗性筛选试剂)GibcoR25001
G418(遗传霉素)----
CD杂交瘤培养基Gibco11279023
GlutaMAX添加剂Gibco35050038
胆固醇脂质Gibco12531018
Amicon离心过滤装置EMD MilliporeUFC901008
Matrigel基质胶----

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
细胞系来源、培养基类型(RPMI1640或DMEM)、血清浓度、抗生素浓度
阅读提示:见Methods 2.1 Cells and tissue culture
稳定细胞系构建
转染方法、质粒设计、筛选药物浓度、单克隆筛选
阅读提示:见Methods 2.2 Generation of stable cell line A549-CD7
抗体内化实验
抗体浓度、孵育温度和时间、细胞浓度、观察时间点
阅读提示:见Methods 2.5 Live cell image of the anti-CD7 internalization 和 2.7 Internalization assay
ADC体外活性
细胞密度、药物浓度范围、孵育时间(72小时)、检测试剂(CellTiter-Glo)
阅读提示:见Methods 2.8 Viability assays 和结果3.3节
凋亡检测
处理浓度(1 μg/mL ADC)、处理时间(24小时)、Annexin V和7-AAD用量、流式细胞仪设置
阅读提示:见Methods 2.9 Cell apoptosis assay 和结果3.3节
体内异种移植
细胞接种量、基质胶比例、动物品系(雄性无胸腺裸鼠)、分组方法、给药剂量(2或10 mg/kg)、给药途径(尾静脉)、监测时间(36天)
阅读提示:见Methods 2.10 In vivo experiments 和Fig.5