一种靶向HER2和HER3的新型双特异性抗体药物偶联物对乳腺癌具有强效治疗作用

A novel bispecific antibody drug conjugate targeting HER2 and HER3 with potent therapeutic efficacy against breast cancer.

作者信息Hui-Fang Zong, Xi Li, Lei Han, Lei Wang, Jun-Jun Liu, Ya-Li Yue, Jie Chen, Yong Ke, Hua Jiang, Yue-Qing Xie, Bao-Hong Zhang, Jian-Wei Zhu
PMID38605180
发布时间2024-08
DOI10.1038/s41401-024-01279-8

实验完整度

包含体外细胞实验(细胞增殖抑制、内化、流式分析)、异种移植小鼠模型以及药代动力学分析等多个独立证据层级,并进行了功能验证和机制探讨。

主要模型

JIMT-1乳腺癌细胞系 JIMT-1异种移植小鼠模型 MCF7、BT474、SKOV3乳腺癌细胞系 BxPC-3胰腺腺癌细胞系

重点核对

BsADC的DAR值(通过UV/Vis、HIC-HPLC和LC/MS交叉验证) BsADC对HER2和HER3的双重结合能力(SPR分析) BsADC对JIMT-1等细胞系的体外细胞毒性(CCK8法,EC50) BsADC在JIMT-1异种移植模型中的肿瘤生长抑制效果(单次给药3 mg/kg) BsADC的药代动力学参数(清除率、半衰期等)

摘要

抗体药物偶联物(ADC)疗法已成为癌症免疫治疗中最有前景的方法之一。双特异性靶向可通过提高其特异性、亲和力和内化能力来增强ADC的疗效和安全性。在本研究中,我们构建了一种靶向HER2/HER3的双特异性ADC(BsADC),并在体外表征了其理化性质、靶点特异性和内化能力,并在乳腺癌细胞系和动物模型中评估了其抗肿瘤活性。靶向HER2/HER3的BsADC的药物抗体比(DAR)为2.89,在体外对靶标JIMT-1乳腺癌细胞表现出高选择性,其内化水平略高于HER2或HER3单特异性ADC。更重要的是,该双特异性ADC在体外有效抑制了MCF7、JIMT-1、BT474、BxPC-3和SKOV-3癌细胞的活力。在JIMT-1乳腺癌异种移植小鼠中,单次注射双特异性ADC(3 mg/kg,静脉注射)显著抑制了肿瘤生长,其疗效与联合注射HER2和HER3单特异性ADC(每种3 mg/kg)相当。我们的研究表明,双特异性ADC概念可应用于开发比单特异性ADC更有效的新型癌症治疗药物。

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
探讨双特异性靶向HER2和HER3是否能增强抗体药物偶联物(ADC)的抗肿瘤疗效,尤其是在HER2阳性乳腺癌中。
核心机制
双特异性ADC通过与HER2和HER3双靶点结合,可能促进受体聚类和内化,增强细胞毒性药物MMAE的递送和杀伤作用,从而发挥抗肿瘤效应。
主要证据
体外实验中,23V-MMAE BsADC在JIMT-1等细胞系中展现出比单特异性ADC更高的细胞毒性;动物实验中,单次注射3 mg/kg BsADC显著抑制JIMT-1异种移植瘤的生长,与联合用药效果相当。
研究意义
该研究表明双特异性ADC的概念可用于开发比单特异性ADC更有效的抗癌新药,具有潜在的临床应用前景。

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

双特异性抗体的设计与制备

构建并表达HER2/HER3双特异性抗体,为后续ADC偶联提供抗体骨架。

通过BAPTS平台技术,利用抗HER2抗体(曲妥珠单抗序列)和抗HER3抗体(DL11序列)生成双特异性抗体23V,并在轻链205位引入半胱氨酸突变。

2

BsADC的制备与表征

通过位点特异性偶联获得稳定的BsADC,并验证其药物抗体比(DAR)和纯度。

采用THIOMAB技术,通过TCEP还原、DhAA再氧化后,将MMAE(MC-vc-PAB-MMAE)偶联至抗体上,经G25脱盐柱纯化。通过SEC-HPLC、UV/Vis、HIC-HPLC和LC/MS表征其纯度、DAR和药物负载分布。

3

抗原结合活性与选择性验证

验证BsADC能否同时结合HER2和HER3,并评估其对肿瘤细胞的选择性。

通过SPR测量亲和力并验证双重结合能力;通过流式细胞术检测BsADC对不同HER2/HER3表达水平细胞系的结合能力,并与正常乳腺上皮细胞MCF10A混合培养评估选择性。

4

内化能力评估

比较BsADC与单特异性ADC的内化效率,探索其增强杀伤的潜在机制。

将JIMT-1细胞与BsADC或对照ADC在冰上孵育,然后转移至37°C不同时间,通过流式细胞术检测细胞表面抗体残留,计算内化百分比。

5

体外细胞毒性评估

评估BsADC对多种HER2/HER3表达水平不同癌细胞系的杀伤活性。

用CCK8试剂盒检测不同浓度BsADC和对照ADC处理后细胞的活力,计算EC50。

6

药代动力学分析

比较BsADC与BsAb在小鼠体内的药代动力学特征,评估偶联对清除率的影响。

以1 mg/kg单剂量尾静脉注射给BALB/c小鼠,在不同时间点采血,通过ELISA测定血清抗体浓度,用WinNonlin软件进行非房室模型分析。

7

体内抗肿瘤疗效评估

评估BsADC在JIMT-1异种移植模型中的肿瘤生长抑制效果,并与单特异性ADC及联合用药比较。

在NOD/SCID小鼠皮下接种JIMT-1细胞,肿瘤体积达到150 mm3后分组给药,定期测量肿瘤体积和体重,绘制肿瘤生长曲线和生存曲线。

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
FreeStyle 293表达培养基Thermo Fisher Scientific12338018
SFM4 HEK293培养基CytivaSH30521.02
G418yeasen60220ES08
RPMI-1640培养基Thermo Fisher Scientific11875093
DMEM培养基Thermo Fisher Scientific11965092
McCoy's 5A培养基Thermo Fisher Scientific16600082
胎牛血清Thermo Fisher Scientific10099141
蛋白L亲和层析柱Cytiva17547815
MMC ImpRes多模式层析柱Cytiva29401108
MC-vc-PAB-MMAELevena BiopharmaSET0201
三(2-羧乙基)膦Sigma-AldrichC4706
脱氢抗坏血酸Sigma-Aldrich261556
G25脱盐柱Cytiva29048684
体积排阻高效液相色谱Tosoh bioscience0008541
疏水相互作用高效液相色谱Tosoh bioscience0014947
肽N-糖苷酶FNew England BiolabP0704S
二硫苏糖醇Sigma-Aldrich43819
ACQUITY UPLC Protein BEH C4色谱柱Waters--
ACQUITY UPLC Xevo G2-XS质谱系统Waters--
Biacore 8KCytiva--
CM5芯片CytivaBR100399
人HER2-Fc重组蛋白Sino Biological10004-H02H
人HER3-Fc重组蛋白Sino Biological10201-H02H
FITC标记的山羊抗人IgG(H+L)Thermo Fisher Scientific31531
CytoFLEX流式细胞仪BECKMAN COULTER--
PKH26Shanghai Maokang BiotechnologyMX4201
CCK8试剂盒DojindoCK04
TECAN infinite 200酶标仪Tecan Trading AG--
卡奈替尼SelleckS1019
GraphPad Prism----

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、血清浓度、培养条件(温度、CO2浓度)
阅读提示:Materials and methods - Cell lines and culture conditions
双特异性抗体制备
BAPTS平台技术、载体构建、转染条件、纯化方法
阅读提示:Materials and methods - Generation of HER2 x HER3 BsAb by BAPTS
ADC偶联
还原剂(TCEP)和氧化剂(DhAA)的摩尔比例、药物(MC-vc-PAB-MMAE)的摩尔比例、反应时间、温度、pH
阅读提示:Materials and methods - Generation of HER2 x HER3 BsADC by site-specific conjugation
药物抗体比(DAR)测定
UV/Vis、HIC-HPLC、LC/MS的条件和计算方法
阅读提示:Materials and methods - Characterization analysis of the BsADC
亲和力测定
SPR实验条件(芯片类型、固定化蛋白、流速、再生条件)
阅读提示:Materials and methods - Affinity measurement of the BsADC
体外细胞毒性
细胞系、接种密度、处理浓度范围、孵育时间、CCK8检测条件
阅读提示:Materials and methods - Cytotoxicity in vitro
体内药效
动物品系、接种细胞数量、肿瘤体积分组标准、给药剂量、给药方式、给药时间、观察指标
阅读提示:Materials and methods - Growth inhibition of HER2-positive tumor xenografts in vivo