通过大规模基于曲妥珠单抗的筛选鉴定的一种新型HER2靶向抗体5G9展现出有效的协同抗肿瘤活性

A novel HER2-targeting antibody 5G9 identified by large-scale trastuzumab-based screening exhibits potent synergistic antitumor activity.

作者信息Xiaoyu Ding, Wanjian Gu, Yujie Zhong, Xiaoyao Hao, Jinyu Liu, Shukai Xia, Lan Luo, Mingjiu Chen, Chunni Zhang
PMID32950002
发布时间2020-10
DOI10.1016/j.ebiom.2020.102996

实验完整度

包含体外细胞增殖抑制、凋亡、内吞和信号通路分析,以及两种异种移植瘤模型的体内验证,证据层级独立。

主要模型

BT-474乳腺癌细胞系 NCI-N87胃癌细胞系 NCI-N87异种移植小鼠模型 BT-474异种移植小鼠模型

重点核对

曲妥珠单抗与5G9或帕妥珠单抗的联合剂量比例(1:1) 5G9与曲妥珠单抗联合使用的内化率显著高于帕妥珠单抗联合 NCI-N87模型中5 mg/kg+5 mg/kg剂量下的TGI(98.31%) BT-474模型中3 mg/kg+3 mg/kg剂量下的TGI(47%)

摘要

背景:帕妥珠单抗目前与曲妥珠单抗联合作为HER2阳性转移性乳腺癌的一线治疗。然而,帕妥珠单抗最初是独立于曲妥珠单抗开发的,后来偶然发现与曲妥珠单抗联合使用时具有协同疗效,是否存在于曲妥珠单抗更有效的协同疗效伙伴仍有待观察。方法:使用基于曲妥珠单抗的功能测定法筛选具有曲妥珠单抗协同抗肿瘤活性的抗HER2抗体。先导候选物5G9与曲妥珠单抗联合,在细胞增殖、细胞凋亡、抗原-抗体内吞和HER2介导的细胞信号通路阻断方面进一步表征其生物活性。最后,使用动物模型评估5G9与曲妥珠单抗联合的体内协同抗肿瘤疗效。发现:与帕妥珠单抗相比,5G9与曲妥珠单抗联合时展现出更有效的协同细胞生长抑制活性(85% vs. 55%,P<0.001)。此外,5G9表现出比帕妥珠单抗更高的内化率(20% vs. 9%,P<0.05),并能够与曲妥珠单抗进一步协同促进抗原-抗体内吞。5G9和曲妥珠单抗联合的内化率高于帕妥珠单抗和曲妥珠单抗联合(35% vs. 14%,P<0.001)。体内动物研究表明,5G9与曲妥珠单抗联合显示出比帕妥珠单抗和曲妥珠单抗联合更有效的协同抗肿瘤疗效。解释:5G9与曲妥珠单抗可能为HER2阳性癌症的更有效治疗提供潜在机会。

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
能否通过基于曲妥珠单抗的大规模功能筛选找到比帕妥珠单抗更优的曲妥珠单抗协同伙伴?
核心机制
5G9与曲妥珠单抗靶向非重叠表位,增强HER2内化和降解,从而更有效地阻断HER2介导的信号通路并诱导凋亡。
主要证据
使用BT-474和NCI-N87细胞系及异种移植模型,体外增殖抑制、凋亡、内吞和信号通路分析显示,5G9与曲妥珠单抗联合的协同效应强于帕妥珠单抗联合(如TGI 98% vs 63%)。
研究意义
5G9与曲妥珠单抗联合可能为HER2阳性癌症提供更有效的治疗机会,也提示靶向最优表位的抗体组合有望提高现有抗体疗法的临床疗效。

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

大规模筛选鉴定TOSE抗体

鉴定与曲妥珠单抗协同作用优于帕妥珠单抗的候选抗体。

采用ELISA和细胞结合筛选,从1175个HER2阳性杂交瘤中挑选600个进行基于曲妥珠单抗的细胞增殖抑制筛选,得到5个抗体(4H2、4C9、4G6、5F12、5G9)。

2

验证5G9与曲妥珠单抗的协同细胞生长抑制

验证5G9与曲妥珠单抗联用是否比帕妥珠单抗联用更强的协同抑制细胞生长。

使用CellTiter-Glo法和EdU法检测细胞活力,用Chou-Talalay方法计算联合指数(CI)。

3

凋亡、内吞和信号通路分析

研究5G9与曲妥珠单抗协同作用的机制。

用Annexin V/PI染色和PARP裂解检测凋亡;用流式细胞术检测HER2内化;用Western blot检测HER2及下游信号分子。

4

体内异种移植瘤模型验证协同疗效

在体内评估5G9与曲妥珠单抗联合的协同抗肿瘤疗效。

使用NCI-N87胃癌和BT-474乳腺癌异种移植模型,比较5G9与帕妥珠单抗联合曲妥珠单抗的疗效。

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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基Gibco10566-016
RPMI-1640培养基Gibco22400-089
胎牛血清Gibco10099-141
曲妥珠单抗Genentech--
帕妥珠单抗Genentech--
西妥昔单抗Merck--
重组HER2-ECD蛋白Sino Biological10004-HCCH
CellTiter-Glo试剂PromegaG7570
EdU检测试剂盒RiboBioC10310
FITC annexin-V凋亡检测试剂盒BD556547
PARP抗体Cell Signaling Technology5625
蛋白酶/磷酸酶抑制剂混合物Sigma-AldrichP8340
SE细胞系4D-Nucleofector X Kit LLonzaPBC1-02250
荧光标记抗体Sigma-AldrichMX488AS20
FACS Calibur流式细胞仪BD Bioscience--

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(ATCC)、培养基(DMEM或RPMI-1640)、FBS浓度(10%)、培养条件(37°C,5% CO2)
阅读提示:见Materials and methods 2.1节
抗体筛选
杂交瘤上清稀释度(1/3)、曲妥珠单抗浓度(1 μg/ml)、筛选细胞系(BT-474和MDA-MB-175-VII)
阅读提示:见Materials and methods 2.2节
细胞活力检测
细胞接种密度(预优化)、处理时间(3-6天)、抗体浓度(起始100 nM)、联合比例(1:1)
阅读提示:见Materials and methods 2.4节及图2a
体内药效
细胞接种数量(NCI-N87: 1×10^6,BT-474: 5×10^6或3×10^6)、起始肿瘤体积(约200或500 mm^3)、给药剂量和频率(NCI-N87: 5或15 mg/kg,每周两次;BT-474: 3或6 mg/kg)、肿瘤体积测量方法
阅读提示:见Materials and methods 2.9节及图4a-c、图5