基于抗CD45的PBD抗体药物偶联物是基因治疗和干细胞移植的有效靶向预处理药物

Anti-CD45 PBD-based antibody-drug conjugates are effective targeted conditioning agents for gene therapy and stem cell transplant

作者信息Jenny Yeung, Aiyin Liao, Matthew Shaw, Soraia Silva, Winston Vetharoy, Diego Leon Rico, Ian Kirby, Francesca Zammarchi, Karin Havenith, Lolke de Haan, Patrick H van Berkel, Neil Sebire, Olumide K Ogunbiyi, Claire Booth, H Bobby Gaspar, Adrian J Thrasher, Kerry A Chester, Persis J Amrolia
PMID38549377
期刊Mol Ther
发布时间2024-06-05
DOI10.1016/j.ymthe.2024.03.032

实验完整度

高

包含体外细胞杀伤实验、克隆形成实验、人源化小鼠模型(自体/异体)及肿瘤模型等多层级验证,并有药代动力学和安全性评估。

主要模型

人CD45阳性细胞系(OCIM1、Jurkat等) 健康供者CD34+细胞 人源化NSG小鼠(造血干细胞移植模型) NSG小鼠白血病模型(OCIM1、Jurkat)

重点核对

抗CD45 ADC(YTH24.5-SG3249/SG3376)的浓度和IC50值 人源化NSG小鼠的CD34+细胞移植剂量和预处理条件 ADC给药剂量(1mg/kg)和给药途径 药代动力学参数(半衰期约1.5天) 存活率统计分析(Log-rank检验)

摘要

干细胞基因治疗和造血干细胞移植(SCT)需要通过预处理来清除受者的造血干细胞(HSCs)并为基因校正的/供体HSCs创造生态位。传统的预处理药物是非特异性的,导致脱靶毒性并造成显著的发病率和死亡率。我们开发了组织特异性的抗人CD45抗体药物偶联物(ADCs),使用大鼠IgG2b抗人CD45抗体克隆YTH24.5和YTH54.12,与细胞毒性吡咯并苯二氮卓(PBD)二聚体载荷偶联,具有可切割(SG3249)或不可切割(SG3376)连接子。在体外,这些ADCs内化到溶酶体释放药物,导致对人CD45+细胞的有效和特异性杀伤。在人源化NSG小鼠中,这些ADCs完全消融了人HSCs,且对非造血组织无毒,使基因修饰的自体和异体人HSCs能够成功植入。这些ADCs还推迟了白血病发病并提高了CD45+肿瘤模型中的存活率。这些数据提供了概念验证,即使用抗人CD45-PBD ADCs进行预处理可以实现供体/基因校正的HSCs植入,且对非造血组织毒性极小。我们的抗CD45-PBDs或类似药物可能改变移植医学中基因治疗和异体SCT后HSCs植入需要强化化疗/放疗的范式。靶向预处理既能提高这些手术的安全性,又能最小化不良晚期效应,这将大大提高其适用性。

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
抗CD45-PBD抗体药物偶联物能否作为靶向预处理药物用于基因治疗和造血干细胞移植?
核心机制
抗CD45 ADC通过靶向CD45抗原并递送PBD载荷,在细胞内释放后杀伤CD45阳性造血细胞,从而清除受体造血干细胞,为移植创造空间。
主要证据
体外细胞活力实验显示对CD45阳性细胞系具有pM级IC50;人源化NSG小鼠中ADC能完全清除人HSCs;在基因治疗和异体移植模型中能促进植入,并在白血病模型中延长生存期。
研究意义
该研究为开发更安全的靶向预处理方案提供了概念验证,有望减少传统化疗放疗的毒性,扩大基因治疗和造血干细胞移植的应用范围。

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

体外细胞毒性实验

验证抗CD45 ADC对CD45阳性细胞的杀伤效力和特异性。

将ADC与CD45阳性细胞系(如OCIM1、Jurkat)及CD45阴性细胞(如HEK293T)共培养,测定细胞活力。

2

克隆形成实验

评估ADC对正常CD34+祖细胞集落形成的抑制作用。

将健康供者CD34+细胞与不同浓度的ADC孵育后,进行集落形成单位(CFU)测定。

3

药代动力学研究

测定ADC在体内的半衰期和稳定性。

给非人源化NSG小鼠注射ADC,收集血清样本,用MSD法测定总抗体和PBD偶联抗体水平,进行非房室分析。

4

人源化小鼠移植模型

验证ADC作为预处理药物对人HSCs的清除作用及促进移植的能力。

NSG小鼠移植人CD34+细胞后,待稳定嵌合,给予ADC处理,观察hCD45+细胞和HSC的清除,然后进行二次移植(自体GFP标记或异体HLA错配)。

5

白血病模型

评估抗CD45 ADC的抗白血病效果。

NSG小鼠移植荧光素酶标记的白血病细胞,在移植后1天或10天给予ADC治疗,通过生物发光成像监测肿瘤生长和生存期。

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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
三(2-羧乙基)膦盐酸盐----
环糊精----
RPMI 1640培养基Thermo Fisher Scientific--
Iscove改良Dulbecco培养基Thermo Fisher Scientific--
Dulbecco改良Eagle培养基Thermo Fisher Scientific--
胎牛血清Thermo Fisher Scientific--
PrestoBlue细胞活力试剂Thermo Fisher Scientific--
FLUOstar OPTIMA酶标仪BMG Labtech--
StemMACS HSC-CFU完全培养基(含红细胞生成素)Miltenyi Biotech--
NSG小鼠Charles River Laboratories--
D-荧光素Regis Technologies--
IVIS Lumina III成像系统PerkinElmer--
LSRII流式细胞仪BD Biosciences--
CytoFLEX流式细胞仪Beckman Coulter--
Meso Scale Discovery(MSD)板Meso Scale Diagnostics--
重组人CD45蛋白R&D Systems--
牛血清白蛋白Merck Life Sciences UK--
生物素化小鼠抗大鼠抗体BioLegend--
生物素化山羊抗大鼠IgG(H+L)Thermo Fisher Scientific--
sulfoTAG链霉亲和素Meso Scale Diagnostics--
抗PBD抗体14B3-B7ADC Therapeutics--
Phoenix 64 WinNonLin软件Pharsight--

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
体外细胞毒性实验
细胞系(如OCIM1、Jurkat)来源和制备,ADC浓度梯度,孵育时间(5天),细胞密度(0.5×10^5/mL)
阅读提示:细胞活力测定部分
克隆形成实验
CD34+细胞来源(健康供者)和密度(0.5×10^5/mL),ADC孵育时间(2小时),集落计数时间(10-14天)
阅读提示:克隆形成实验部分
药代动力学研究
ADC剂量(1mg/kg),给药途径(静脉注射),采样时间点(7天内)
阅读提示:PK研究部分
人源化小鼠移植模型
NSG小鼠品系和辐射剂量(2.5Gy),CD34+细胞移植量(0.5×10^6或1×10^6),ADC剂量(1mg/kg),处理时间(移植后8周)
阅读提示:移植实验部分
白血病模型
肿瘤细胞系(OCIM1、Jurkat)和荧光素酶标记,移植细胞量,ADC剂量(1mg/kg),治疗时间(移植后1天或10天)
阅读提示:白血病模型部分