开发及药代动力学评估一种全犬源抗PD-1单克隆抗体,用于患有自发性肿瘤犬的比较转化研究

Development and pharmacokinetic assessment of a fully canine anti-PD-1 monoclonal antibody for comparative translational research in dogs with spontaneous tumors.

作者信息Sho Yoshimoto, Nicholas Chester, Ailian Xiong, Enrico Radaelli, Hong Wang, Marc Brillantes, Gayathri Gulendran, Patrick Glassman, Don L Siegel, Nicola J Mason
PMID38047502
期刊MAbs
发布时间2023-01
DOI10.1080/19420862.2023.2287250

实验完整度

研究包含噬菌体展示库构建与筛选、SPR亲和力测定、体外T细胞功能实验及健康犬体内药代动力学评估,涵盖分子、细胞和动物水平,验证充分。

主要模型

犬scFv噬菌体展示文库 KTδ32-cPD-1细胞系 犬CD20 CAR-T细胞 健康比格犬

重点核对

scFv噬菌体展示文库来源:7只健康犬脾组织mRNA构建,库容量超过400亿 候选抗体筛选:通过四轮固相淘选和ELISA验证结合特异性 体外功能评价:犬CD20 CAR-T细胞与表达或不表达cPD-L1的K562靶细胞共培养,检测增殖和脱颗粒 体内药代动力学:健康比格犬静脉注射2mg/kg或10mg/kg,每3周一次,共两次 抗体纯度与内毒素:SEC-HPLC纯度96.12%,内毒素<0.08 EU/mg

摘要

PD-1检查点抑制剂已经彻底改变了多种癌症类型患者的治疗,包括黑色素瘤、肾细胞癌和非小细胞肺癌。然而,只有部分患者对治疗表现出显著的临床反应。尽管进行了大量的生物标志物发现工作,但尚未出现单一稳健的预后相关性作为有效的结局预测因子。免疫健全的宠物犬会发展出与人类癌症具有相似特征的自发性肿瘤,包括染色体畸变、分子亚型、免疫特征、肿瘤异质性、转移行为和化疗反应。因此,它们代表了一个有价值的平行患者群体,可用于研究检查点抑制的预测性生物标志物。然而,缺乏经过验证的、非免疫原性的、用于临床前研究的犬抗PD-1抗体阻碍了这种比较方法,并妨碍了PD-1阻断在兽医临床中潜在临床益处的实现。为解决这一问题,从全面的犬单链可变片段(scFv)噬菌体展示文库中分离出能与犬PD-1(cPD-1)结合的完全犬源scFv。鉴定了能够以高亲和力结合cPD-1并抑制其与犬PD-L1(cPD-L1)相互作用的领先候选物。领先的scFv候选物被重新格式化为完全犬源IgGD,逆转了cPD-1:cPD-L1相互作用对犬嵌合抗原受体(CAR)T细胞功能的抑制作用。体内给药未显示毒性,并显示出有利于合理给药方案的良好药代动力学特征。这些结果为在犬癌症患者中进行抗cPD-1临床试验铺平了道路,以研究预测性生物标志物和联合方案,为人类临床试验提供信息,并将有前景的检查点抑制剂引入兽医武器库。

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
开发并评估一种全犬源抗PD-1单克隆抗体,用于犬自发性肿瘤的免疫治疗及比较转化研究。
核心机制
P3C6mut3.1通过阻断cPD-1:cPD-L1相互作用,逆转对犬T细胞增殖和脱颗粒的抑制作用,从而恢复抗肿瘤T细胞功能。
主要证据
体外实验显示P3C6mut3.1以1.1nM亲和力结合cPD-1,并恢复CAR-T细胞在cPD-L1存在下的增殖和脱颗粒;体内研究未观察到毒性,PK特征支持合理给药。
研究意义
该抗体为犬癌症患者提供潜在治疗选择,并为比较肿瘤学中研究检查点抑制的生物标志物和联合方案提供工具。

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

构建犬scFv噬菌体展示文库并筛选cPD-1结合克隆

从犬B细胞来源的噬菌体展示文库中分离特异性结合cPD-1的scFv克隆

使用重组cPD-1包被微孔板,进行四轮固相淘选,通过噬菌体ELISA检测富集,并筛选阳性克隆。

2

评估scFv克隆的cPD-1:cPD-L1阻断能力

筛选能抑制cPD-1与cPD-L1结合的scFv克隆

通过ELISA检测不同scFv对生物素化cPD-1与cPD-L1-Fc结合的抑制作用。

3

验证scFv与细胞表面cPD-1结合

确认筛选出的scFv能结合细胞表面表达的cPD-1

将HA标签scFv与表达或不表达cPD-1的KTδ32细胞孵育,通过流式细胞术检测结合。

4

重格式化并优化全长IgGD抗体

将scFv转化为全长IgGD抗体并解决表达问题

将P3C6和P4B1的VH/VL克隆到犬IgGD表达载体中,进行链交换和框架突变优化表达及结合。

5

SPR分析亲和力

测定抗体的结合动力学和亲和力

使用表面等离子共振分析P3C6mut3.1与cPD-1的结合。

6

体外功能评估

评估抗体能否逆转cPD-L1对CAR-T细胞功能的抑制

将犬CD20 CAR-T细胞与表达或不表达cPD-L1的K562靶细胞共培养,检测增殖和脱颗粒。

7

体内药代动力学评估

评估抗体在健康犬中的安全性和药代动力学特征

对四只健康比格犬静脉注射2mg/kg或10mg/kg抗体,每3周一次,共两次,监测临床和PK参数。

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
RPMI 1640培养基Corning/Mediatech--
胎牛血清Atlanta BiologicalsS11150
HEPESThermoFisher Scientific/Gibco--
青霉素链霉素ThermoFisher Scientific/Gibco--
庆大霉素ThermoFisher Scientific/Gibco--
pMX-puromycin逆转录病毒表达载体Cell Biolabs Inc.--
重组犬PD-1蛋白(His标签)Sino Biological70,109-D08H
人CD19Sino Biological11,880-H08H
犬CD19Sino Biological70,079-D08H
犬IL-13Rα2-FcSino Biological11,350-H03H
HRP标记抗M13单抗Sino Biological11,973-MM05T-H
ABTS----
生物素化avi标签犬PD-1可溶性蛋白Sino Biological70,109-D27H-B
TOP10F'化学感受态大肠杆菌ThermoFisher Scientific/InvitrogenC303003
异丙基β-D-硫代半乳糖苷----
Ni-NTA琼脂糖----
AP标记抗HA抗体Sigma-AldrichA5477
Quanti-Blue AP显色底物InvivoGen--
重组犬PD-L1-FcSino Biological70,109-D02H
抗Fc-AP偶联物Jackson ImmunoResearch709-055-098
pfuse2-dclk载体InvivoGen--
pfuse2-dcll载体InvivoGen--
pfuse-dchg4载体InvivoGen--
犬IgGJackson ImmunoResearch004-000-003
APC标记抗HA.11表位抗体BioLegend901,523
7-AADBioLegend420,403
FACS Canto II流式细胞仪BD Biosciences--
重组人IL-2Thermo Fisher Scientific/GibcoCTP0021
重组人IL-7Thermo Fisher Scientific/GibcoPHC0071
重组人IL-15Thermo Fisher Scientific/GibcoPHC9151
重组人IL-21Thermo Fisher Scientific/GibcoPHC0211
MSGV1逆转录病毒载体----
细胞示踪紫ThermoFisher Scientific--
生物素化兔抗小鼠IgG抗体Jackson ImmunoResearch315-065-003
大鼠抗犬CD5抗体--Clone: YKIX 322.3
大鼠抗犬CD4抗体--Clone: YKIX302.9
大鼠抗犬CD8单抗BioRadMCA1039GA
APC-Cy7偶联链霉亲和素BD Biosciences554,063
抗CD107b抗体BioRadMCA2558GA
Meso Scale Discovery免疫分析Charles River--
乙酸----
酪蛋白----
生物素化犬PD-1----
磺基标记抗犬IgG----
MSD读板缓冲液T----
CMS芯片----
抗HIS抗体----

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
噬菌体展示文库构建与淘选
文库构建来源:7只健康犬脾脏mRNA;淘选轮数:4轮;靶抗原:重组cPD-1;文库库容量:超过400亿
阅读提示:Results部分'Isolation of canine PD-1 specific scFv clones'及Materials and methods部分'scFv phage ELISA'
scFv结合与阻断实验
scFv浓度:0.25 μg/ml;cPD-1浓度:30 nM;cPD-L1-Fc浓度:10,20,100 nM;摩尔比:70:1,23:1,7:1
阅读提示:Results部分'Assessment of blocking capacity of cPD-1 scFv clones'及Materials and methods部分'cPD-1:cPD-L1 ELISA based inhibition assay'
全长IgGD抗体生成与优化
细胞:293T;表达载体:pfuse2-dclk/pfuse2-dcll/pfuse-dchg4;突变体:P3C6mut3.1和mut3.2
阅读提示:Results部分'Heavy chain liabilities are responsible for low yield of P3C6'和'Antibody modification and production for in vivo canine studies'
体外功能实验
效应细胞:犬CD20 CAR-T细胞;靶细胞:K562-cCD20和K562-cCD20-cPD-L1;E:T比:1:1;抗体浓度:20 μg/mL;共培养时间:增殖72小时,脱颗粒4小时
阅读提示:结果部分'In vitro functional assessment of P3C6mut3.1 on antigen-specific T cell activity'及图7图注
体内药代动力学研究
动物:健康比格犬(2雄2雌);剂量:2mg/kg和10mg/kg;给药方式:静脉缓慢推注;给药间隔:21天;观察期:28天;给药次数:2次
阅读提示:Results部分'In vivo pharmacokinetic assessment'及Materials and methods部分'Canine pharmacokinetic study'