工程化NKp46抗体用于构建多特异性NK细胞衔接器

An engineered NKp46 antibody for construction of multi-specific NK cell engagers.

作者信息Robert B Lee, Sainiteesh Maddineni, Madeleine Landry, Celeste Diaz, Aanya Tashfeen, Sean A Yamada-Hunter, Crystal L Mackall, Corinne Beinat, John B Sunwoo, Jennifer R Cochran
PMID39163262
发布时间2024-01-29
DOI10.1093/protein/gzae013

实验完整度

包括抗体发现与工程化(噬菌体展示、酵母展示)、体外功能验证(NK细胞活化、增殖、细胞毒性)、NKCE构建及体内外活性评估、表位作图等多层级实验。

主要模型

原代人NK细胞 小鼠NK细胞(C57BL/6脾细胞) 表达NKp46的HEK293T细胞 CD20表达的Raji细胞

重点核对

抗体浓度和孵育时间(如RN131结合实验) NK细胞培养条件(如IL-2/IL-15刺激) 效应细胞与靶细胞比例(E:T比) NKCE构建体格式(如NKCE1等) 检测方法(如钙黄绿素释放实验)

摘要

近年来癌症免疫治疗的发展突显了利用自然杀伤(NK)细胞治疗肿瘤的潜力。其中,双特异性抗体和NK细胞衔接器(NKCE)蛋白治疗药物尤其受到关注。在此,我们使用噬菌体展示和酵母表面展示技术工程化了RLN131,一种独特的交叉反应抗体,能够结合人、小鼠和食蟹猴的NKp46——一种在NK细胞上发现的激活受体。RLN131诱导原代NK细胞的增殖和活化,并被用于构建不同构型和价态的双特异性NKCE构建体。所有NKCE均能促进NK细胞对肿瘤细胞的细胞毒性,效果优于未修饰的抗CD20单克隆抗体,且无论构建体是否含有功能性Fc结构域,均观察到活性。竞争结合和精细表位作图研究表明,RLN131与NKp46上的保守表位结合,这解释了其物种交叉反应性。

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
如何工程化一种物种交叉反应性抗NKp46抗体,并利用其构建多特异性NK细胞衔接器以增强NK细胞抗肿瘤活性?
核心机制
RLN131结合NKp46上保守表位(Y121、D122、Y194),激活NK细胞,增强NK细胞对肿瘤细胞的细胞毒性,且不依赖Fc效应功能。
主要证据
噬菌体展示和酵母表面展示获得RLN131,其结合人、小鼠、食蟹猴NKp46,亲和力达亚纳摩尔级;RLN131诱导原代NK细胞活化和增殖,并增强NKCEs对Raji细胞的杀伤;表位作图显示依赖保守残基。
研究意义
该研究凸显了NKp46上保守表位可用于未来药物开发,为RLN131单独或作为NKCEs成分的进一步研究奠定了基础。

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

抗体发现与工程化

获得特异性结合人、小鼠和食蟹猴NKp46的交叉反应抗体

使用人scFv噬菌体文库依次对人NKp46和小鼠NKp46进行淘选,富集后转入酵母表面展示,并通过FACS分选获得交叉反应性克隆;对CDRH3进行定点饱和突变,进一步提高对小鼠NKp46的亲和力,最终获得RLN131。

2

RLN131表征

验证RLN131与NKp46的结合亲和力、特异性和种属交叉反应性

通过BLI测量RLN131与人、小鼠、食蟹猴NKp46的亲和力;通过流式检测RLN131对表达NKp46的HEK293T细胞和原代NK细胞的结合。

3

NK细胞活化与增殖检测

评估RLN131是否激活NK细胞并促进其增殖

将原代人NK细胞与包被或可溶的RLN131共孵育,检测TNFα、IFNγ和CD107a表达;用CFSE标记NK细胞,在IL-2/IL-15存在下与RLN131共培养11天,检测增殖。

4

NKCE构建及细胞毒性检测

构建不同构型NKCE并评估其增强NK细胞杀伤肿瘤细胞的能力

将RLN131 scFv融合至抗CD20抗体不同位置,构建NKCE1-6;用钙黄绿素释放实验检测NK细胞或PBMC对Raji细胞的杀伤,并比较与未修饰抗CD20抗体的活性。

5

表位作图

确定RLN131在NKp46上的结合表位

通过竞争结合实验(BLI)和丙氨酸扫描,确定RLN131结合NKp46的保守表位。

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
人NKp46-hisAcro BiosystemsNC1-H52H4
小鼠NKp46-hisSino Biological50702-M08H
食蟹猴NKp46-hisAcro BiosystemsNC1-C52H4
抗人NKp46(克隆195314)R&D Systems--
抗人NKp46(克隆9E2)Miltenyi Biotec--
抗小鼠NKp46(克隆29A1.4)Biolegend137601
生物素NHS酯Thermo FisherPI21326
AF647-NHS酯Thermo FisherA37573
Genejet质粒小提试剂盒Thermo FisherFERK0503
Expi293细胞Thermo FisherA14527
蛋白AThermo Fisher101142
Ni-NTA琼脂糖珠GoldBioH350
蛋白LThermo Fisher20510
Amicon Ultra离心过滤器EMD Millipore--
TG1大肠杆菌细胞Antibody Design LabsPC001
M13KO7辅助噬菌体Antibody Design LabsPH010L
链霉亲和素磁珠M-280ThermoFisher--
EBY100酵母----
pCT载体----
NheI限制酶New England Biolabs--
BamHI限制酶New England Biolabs--
Frozen-EZ酵母转化试剂盒Zymo ResearchT2001
抗myc抗体Thermo FisherA21281
抗鸡AF488Thermo FisherA11039
抗his AF647Thermo ScientificMA1135A647
抗人IgG Fc AF647SouthernBiotech2048-31
链霉亲和素AF647Thermo FisherS21374
Sony SH800流式细胞仪Sony--
BD Accuri流式细胞仪BD--
FlowJo软件BD Biosciences--
Prism软件Graphpad--
Ficoll-PaqueCytiva17-1440-02
SepMate管STEMCELL Technologies85450
RosetteSep人NK细胞富集试剂盒STEMCELL Technologies15025
EasySep小鼠NK细胞分离试剂盒STEMCELL Technologies19855
TrypLE ExpressThermo Fisher12605010
非酶解离缓冲液Thermo Fisher13151014
RPMI 1640培养基----
DMEM培养基----
胎牛血清----
青霉素/链霉素----
人白细胞介素-2PeproTech--
人白细胞介素-15PeproTech--
Octet NTA传感器Sartorius--
CD107a抗体(克隆H4A3)BioLegend328639
CD3抗体(克隆SK7)BioLegend344817
CD56抗体(克隆HCD56)BioLegend318309
IFNγ抗体(克隆4S.B3)BioLegend502521
TNFα抗体(克隆MAb11)BioLegend502935
钙黄绿素AMThermo FisherC1430
Triton X-100----
BioTek Synergy H4多功能酶标仪BioTek--
钙黄绿素蓝Thermo FisherC1429
CFSE染料Thermo FisherC34570
Sytox Red活/死染色Thermo FisherS34859
BioRad ZE5流式细胞仪BioRad--
抗人AF647Southern Biotech2040-31

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
抗体表达与纯化
宿主细胞(Expi293)、转染方法、纯化方法(蛋白A、Ni-NTA、蛋白L)、缓冲液成分和pH
阅读提示:Materials and methods: Protein expression
NK细胞活化实验
RLN131包被浓度(5 μg/ml)、孵育时间(4小时)、细胞因子添加(IL-15等)、检测抗体(CD107a、IFNγ、TNFα)
阅读提示:Materials and methods: NK cell activation assays; Figure 2b
细胞毒性实验
靶细胞类型(Raji、THP-1)、钙黄绿素标记浓度(15 μM)、E:T比(2:1或10:1)、孵育时间(4小时)、抗体浓度
阅读提示:Materials and methods: Calcein release assays; Figure 3
NKCE构建
NKCE格式(NKCE1-6)、Fc功能(LALA-PG突变)、linker长度(0-17 aa)
阅读提示:Materials and methods: NKCE construction; Figure 3
表位作图
NKp46突变体(K41S/E42A、Y121A/D122A、Y194A等)、抗体浓度(1 nM)、竞争结合条件
阅读提示:Materials and methods: Alanine scanning; Figure 5