一种新型靶向TROP2的抗体药物偶联物在乳腺癌和肺癌中显示出强效抗肿瘤疗效

A new TROP2-targeting antibody-drug conjugate shows potent antitumor efficacy in breast and lung cancers.

作者信息Dan-Dan Zhou, Xiao-Tian Zhai, Lan-Wen Zhang, Zi-Hui Xie, Ying Wang, Yong-Su Zhen, Rui-Juan Gao, Qing-Fang Miao
PMID38654141
发布时间2024-04-23
DOI10.1038/s41698-024-00584-z

实验完整度

研究包含融合蛋白构建与表征、体外细胞功能实验(增殖、迁移、肿瘤球形成)、机制验证(凋亡、周期)、体内异种移植瘤模型疗效及安全性评价等多个独立证据层级。

主要模型

肺癌细胞系HCC827和H1975 乳腺癌细胞系MDA-MB-468和MCF-7 小鼠皮下异种移植瘤模型(HCC827、H1975、MDA-MB-468、MCF-7)

重点核对

Trop2表达水平不同的细胞系(高表达HCC827、MDA-MB-468;中等表达H1975、MCF-7、MDA-MB-231;阴性H460、A549) 体外处理浓度:0.01-3 nM(CCK-8)及0.1、1 nM(增殖/迁移) 体内给药剂量:0.8 mg/kg hIMB1636-LDP-AE,每5天一次,共4次 体内疗效评估:肿瘤体积、肿瘤重量、肿瘤抑制率 安全性评估:体重、血液学参数、组织病理学(H&E)

摘要

滋养层细胞表面抗原2(Trop2)被认为是癌症治疗中有吸引力的治疗靶点。我们之前生成了一种新的人源化抗Trop2抗体,命名为hIMB1636,并将其指定为癌症治疗的理想靶向载体。力达霉素(LDM)是一种新型抗肿瘤抗生素,含有活性的烯二炔发色团(AE)和非共价结合的结合蛋白(LDP)。AE和LDP可以分离并重新组装,重新组装的LDM具有与天然LDM相似的细胞毒性;这使得LDM在基因工程药物的制备中具有吸引力。我们在此首先通过基因工程制备了一种新的融合蛋白hIMB1636-LDP,由hIMB1636和LDP组成。该构建体对重组抗原显示出强效结合活性,KD值为4.57 nM,表现出与Trop2阳性癌细胞结合并内化转运至溶酶体的能力,并在体内显示出强大的肿瘤靶向能力。然后我们通过分子重构获得了抗体药物偶联物(ADC)hIMB1636-LDP-AE。在体外,hIMB1636-LDP-AE抑制肿瘤细胞的增殖、迁移和肿瘤球形成,半数抑制浓度(IC50)值处于亚纳摩尔水平。机制上,hIMB1636-LDP-AE诱导细胞凋亡和细胞周期阻滞。在体内,hIMB1636-LDP-AE也抑制了异种移植模型中乳腺癌和肺癌的生长。此外,与sacituzumab govitecan相比,hIMB1636-LDP-AE在中等Trop2表达的肿瘤中显示出更强的抗肿瘤活性和显著更低的骨髓毒性。这项研究充分揭示了hIMB1636-LDP-AE的强效抗肿瘤功效,也为基于LDM的ADC提供了一种新的制备方法,并作为乳腺癌和肺癌治疗的有前景的候选药物。

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
开发一种基于LDM的新型靶向TROP2的ADC,并评估其对乳腺癌和肺癌的抗肿瘤疗效。
核心机制
hIMB1636-LDP-AE通过诱导细胞凋亡和G2期细胞周期阻滞发挥抗肿瘤作用,同时可通过旁观者效应杀伤邻近Trop2阴性细胞,并抑制癌症干细胞特性。
主要证据
体外显示亚纳摩尔级IC50抑制细胞增殖、迁移和肿瘤球形成;体内异种移植瘤模型中显著抑制肿瘤生长,且对中等Trop2表达肿瘤效果优于SG;安全性评估显示无明显骨髓毒性。
研究意义
提供了一种基于LDM的ADC新制备方法,并表明hIMB1636-LDP-AE是乳腺癌和肺癌治疗的有前景的候选药物。

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

融合蛋白hIMB1636-LDP的构建与表征

验证hIMB1636-LDP融合蛋白的正确表达和抗原结合活性

通过基因工程将LDP连接至hIMB1636轻链N端,构建表达载体并转染CHO/dhFr-细胞,纯化后通过SDS-PAGE、ELISA和SPR分析其结构、结合活性和亲和力。

2

hIMB1636-LDP的细胞结合、内化和体内靶向能力评价

验证hIMB1636-LDP与天然Trop2抗原的特异性结合、内化及体内肿瘤靶向性

通过流式细胞术检测不同Trop2表达水平细胞系的结合特性,通过免疫荧光和共聚焦显微镜观察内化和溶酶体定位,并通过活体成像评估在异种移植模型中的肿瘤靶向能力。

3

ADC hIMB1636-LDP-AE的组装与表征

验证AE成功组装且不影响抗体结合活性

从LDM中分离AE,与hIMB1636-LDP按分子比1:3混合组装,通过HPLC和分子筛色谱确认产物组成,并通过流式验证结合活性。

4

体外抗肿瘤活性评估

评估hIMB1636-LDP-AE对肿瘤细胞增殖、迁移和肿瘤球形成的影响

使用CCK-8检测细胞活力,xCELLigence系统实时监测增殖和迁移,肿瘤球形成实验评估对癌症干细胞的影响。

5

细胞凋亡和细胞周期阻滞分析

探索hIMB1636-LDP-AE抑制肿瘤细胞生长的分子机制

通过流式细胞术检测处理后肿瘤细胞的凋亡率和细胞周期分布,观察G2期阻滞。

6

体内抗肿瘤疗效和安全性评价

评估hIMB1636-LDP-AE在异种移植模型中的抗肿瘤效果和安全性

建立HCC827、H1975、MDA-MB-468、MCF-7异种移植模型,静脉注射hIMB1636-LDP-AE,监测肿瘤生长、体重,并检测血液学和病理学变化。

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
pIZDHL载体----
Lipofectin转染试剂Invitrogen--
Hitrap™蛋白G柱GE Healthcare--
DMEM培养基Basal Media--
RPMI-1640培养基Basal Media--
胎牛血清(FBS)VivaCell Biosciences--
重组人Trop2蛋白Sino Biological10428-H08H
TMB底物Tian GenPA107
CCK-8试剂盒DojindoCK04
StemXVivo肿瘤球培养基R&D SystemsCCM012
RIPA裂解缓冲液SolarbioR0010
BCA蛋白定量试剂盒SolarbioPC0020
细胞周期试剂盒Multi SciencesCCS012
Annexin V-FITC/PI凋亡试剂盒Multi SciencesAP101
维拉帕米Selleck.cnS4202
Vybrant™ DyeCycle™ Violet Ready Flow™Thermo Fisher ScientificR37172
抗Trop2抗体Sino Biological10428-MM01
抗GAPDH抗体ZSGB-BioTA-08
ECL检测系统Tanon--
FITC标记的二抗ZSGB-BioZF-0308
抗LAMP1抗体Cell Signaling Technology9091S
Alexa Fluor 555偶联物InvitrogenA-31572
DAPIZSGB-BioZLI-9557
Delta Pak C4-300A色谱柱GRACE--
Biosep™ SEC-s2000色谱柱Agela & Phenomenex--
xCELLigence RTCA系统ACEA Biosciences--

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
细胞系来源及培养条件:MDA-MB-468、MDA-MB-231、MCF-7用DMEM+10%FBS,其他细胞用RPMI-1640+10%FBS,37°C、5%CO2
阅读提示:Methods: Cells and cell culture
融合蛋白表达与纯化
表达载体pIZDHL-hIMB1636-LDP构建及转染CHO/dhFr-细胞的方法;纯化使用Hitrap™ protein G柱
阅读提示:Methods: Construction and expression of hIMB1636-LDP fusion proteins; Purification and purity analysis
体外细胞毒性
CCK-8实验:细胞接种密度(5×10^3/孔)、处理浓度(0.01-3 nM)、处理时间(48h)、检测波长450nm
阅读提示:Methods: Cell viability assessment with CCK-8
细胞增殖和迁移
xCELLigence实验:细胞接种密度(5×10^4/mL)、处理浓度(0.1和1 nM)、监测时间(72h增殖,25h或42h迁移)
阅读提示:Methods: Cell proliferation and migration assays using an xCELLigence RTCA system
体内抗肿瘤实验
动物模型建立:细胞接种量5.0×10^6,BALB/c裸鼠;治疗剂量0.8 mg/kg,每5天一次共4次;肿瘤体积计算TV=0.5×L×W^2
阅读提示:Methods: Antitumor efficacy of hIMB1636-LDP-AE in vivo
凋亡和周期分析
处理浓度(1、10、50 nM),处理时间(24h),凋亡染色(Annexin V-FITC/PI),周期染色(DNA staining solution)
阅读提示:Methods: Analyses of apoptosis and cell-cycle arrest