识别新型抗CD16a抗体克隆,用于开发有效的自然杀伤细胞衔接器

Identification of novel anti-CD16a antibody clones for the development of effective natural killer cell engagers.

作者信息Bill Liao, Christine Tumanut, Lin Li, Adam Corper, Dilip Challa, Alex Chang, Hydari Begum, Elinaz Farokhi, Catherine Woods, Xiaomin Fan
PMID39048914
期刊MAbs
发布时间2024-01
DOI10.1080/19420862.2024.2381261

实验完整度

研究包含抗体筛选与亲和力成熟、体外结合检测(ELISA、BLI)、表位作图和突变分析、原代NK细胞和中性粒细胞结合实验、多种双特异性抗体介导的体外细胞毒性及细胞因子释放实验,证据层级独立且包含功能验证。

主要模型

人NK细胞 CD16表达293细胞 Raji细胞 NALM6细胞

重点核对

CD16a-F和V变体的重组蛋白及细胞系 CD16b-NA1和NA2变体的交叉反应性 存在10 mg/mL人IgG时的结合竞争 NK细胞与靶细胞的效靶比(5:1)和孵育时间(20小时)

摘要

自然杀伤(NK)细胞是人类先天免疫中的关键角色。能够更有效招募和激活NK细胞的细胞衔接器抗体形式已成为一种有前景的免疫治疗方法,通过更有效的抗体依赖性细胞介导的细胞毒性(ADCC)靶向癌细胞。具有ADCC活性的单克隆抗体药物已显示出对某些类型癌症患者的临床获益和改善结果。CD16a是一种FcγIII受体,是NK细胞ADCC活性的主要组成部分。筛选AvantGen的酵母展示人抗体文库,分离出2个抗体克隆#1A2和#2-2A2,它们选择性识别原代NK细胞上的CD16a两种亚型(F和V),具有高亲和力,但与中性粒细胞表达的CD16b两种等位基因型(NA1和NA2)交叉反应极小(#1A2)或不交叉反应(#2-2A2)。表位作图研究显示,它们结合依赖于CD16a的Y158残基的表位,因为将Y158突变为相应的CD16b残基H158完全消除了与CD16a的结合。当格式化为靶向CD16a和肿瘤相关抗原(TAA,如CD19)的双特异性抗体时,它们表现出与NK细胞的特异性结合,并在遇到肿瘤细胞时诱导有效的NK细胞激活,导致有效的肿瘤细胞杀伤。值得注意的是,这些双特异性抗体衔接器在与靶细胞共培养时刺激NK细胞释放细胞因子,导致靶细胞细胞毒性。这些抗CD16a抗体克隆是与任何感兴趣的TAA组合的有希望的候选者,为开发受循环中高浓度人IgG影响最小的新型NK细胞衔接器癌症治疗提供了潜力。

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
如何获得能够特异性靶向CD16a两种等位基因型、且不受循环人IgG干扰的抗CD16a抗体克隆,并评估其作为NK细胞衔接器在肿瘤杀伤中的潜力?
核心机制
抗体克隆#1A2和#2-2A2识别CD16a中依赖Y158残基的独特表位,该表位与Fc结合位点不同,且与CD16b无交叉反应,从而在不被高浓度人IgG竞争的情况下,通过双特异性衔接器格式诱导NK细胞的激活和靶细胞杀伤。
主要证据
通过酵母展示筛选获得抗体克隆,ELISA和BLI显示其与CD16a-F/V高亲和力结合且对CD16b低/无结合;表位突变和竞争实验表明结合依赖Y158且与3G8非竞争;在体外细胞毒性实验中,多种双特异性格式(BiKE、BiKE-IgG4、IgG-like BsAb)以皮摩尔级EC50有效裂解CD19阳性等肿瘤细胞,并伴随IFN-γ和TNF释放。
研究意义
作者认为这些抗CD16a抗体克隆是开发有效NK细胞衔接器癌症治疗的有希望的候选者,可与任何感兴趣的TAA结合,并可能减少循环IgG的干扰。

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

抗体筛选与亲和力成熟

从酵母展示人抗体文库中筛选出特异性结合CD16a而低/不结合CD16b的抗体克隆。

使用重组CD16a和CD16b ECD进行酵母展示筛选,获得初始克隆A2,随后进行亲和力成熟获得#1A2和#2-2A2。

2

结合特性表征

评估抗体克隆对CD16a和CD16b各变体的结合亲和力和特异性。

通过ELISA和BLI测量抗体克隆与重组CD16的结合,并在存在或不存在10mg/mL人IgG的条件下检测。

3

表位作图和竞争分析

确定抗体克隆在CD16a上的结合表位及其与Fc结合位点的关系。

通过表位分箱和点突变分析,确定结合依赖于Y158残基,且与3G8抗体的表位不重叠。

4

原代细胞结合评估

验证抗体克隆与原代NK细胞和中性粒细胞的结合特性。

将抗体克隆与原代NK细胞和中性粒细胞孵育,在有无hIgG下检测结合。

5

构建NK细胞衔接器并进行体外细胞毒性实验

评估双特异性NK细胞衔接器介导的肿瘤细胞杀伤效果。

构建靶向CD16a和CD19(或BCMA、Her2)的BiKE、BiKE-IgG4和IgG-like BsAb,与原代NK细胞和肿瘤细胞共培养,测定杀伤率。

6

细胞因子释放测定

验证NK细胞衔接器激活NK细胞并导致细胞因子释放。

将BiKE-IgG4与NK细胞和NALM6细胞共培养,检测培养上清中IFN-γ和TNF的水平。

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
CD16a-F176胞外域AcrobiosystemsCDA-H82E8
CD16a-V176胞外域AcrobiosystemsCDA-H82E9
CD16b-NA1胞外域AcrobiosystemsCDB-H82E4
CD16b-NA2胞外域AcrobiosystemsCDB-H82Ea
食蟹猴CD16胞外域AcrobiosystemsFC6-C52H9
生物素化人CD32a胞外域AcrobiosystemsCDA-H82E6
生物素化人CD32b胞外域AcrobiosystemsCDB-H82E0
生物素化人CD64胞外域AcrobiosystemsFCA-H82E8
CD16a-F表达质粒Sino BiologicalHG10389-UT
CD16b-SH表达质粒Sino BiologicalHG11046-UT
pcDNA3.4载体Life Technologies--
Gibson组装预混液New England BiolabsE2611
蛋白A树脂Cytiva17519902
镍树脂ThermoFisher Scientific88221
HiLoad 16/600 Superdex 200 pg 层析柱Sigma-Aldrich28-9893-35
高效液相色谱系统Agilent Technologies--
SEC单克隆抗体柱BioResolve186009439
Raji细胞ATCCCCL-86
NALM6细胞ATCCCRL-3273
H929细胞ATCCCRL-3580
SKBR3细胞ATCCHTB-30
RPMI-1640培养基ThermoFisher Scientific11875-085
McCoy's 5A培养基ATCC30-2007
胎牛血清ThermoFisher Scientific10437028
超低IgG胎牛血清ThermoFisher Scientific16250078
原代NK细胞Astarte BiologicsPB56NV-2
原代NK细胞ALLCELLS260370.9
Expi293F细胞ThermoFisher ScientificA14635
ExpiCHO-S细胞ThermoFisher ScientificA29133
Expi293F培养基ThermoFisher ScientificA14351-01
ExpiCHO-S培养基ThermoFisher ScientificA29100-01
96孔高结合微孔板Greiner655061
HRP标记的山羊抗人κ轻链抗体Bethyl LaboratoriesA80-115A
HRP标记的山羊抗人λ轻链抗体Bethyl Laboratories80-116A
HRP标记的山羊抗人Fcγ片段抗体Jackson ImmunoResearch109-035-008
HRP标记的链霉亲和素Jackson ImmunoResearch016-030-084
FilterMax F5酶标仪Molecular Devices--
Gator Prime系统Gator Bio--
Gator抗人IgG Fc生物传感器Gator BioPL168-160003
链霉亲和素生物传感器Gator Bio160002
人多克隆IgGAthens Research & Technology16-16-090,707
3G8抗体BioLegend302002
FITC标记的山羊抗人Fc F(ab)2片段InvitrogenA24477
Alexa Fluor 647偶联的兔抗His标签单克隆抗体(D3I1O)Cell Signaling Technology14931
APC标记的链霉亲和素Jackson ImmunoResearch016-130-084
FITC标记的3G8抗体ThermoFisher ScientificMHCD1601
96孔IntelliCyt iQue Screener PLUS流式细胞仪Sartorius--
淋巴细胞分离液Stemcell Technologies07851/07861
SepMate-50分离管Stemcell Technologies85450
NK细胞分离试剂盒Miltenyi Biotec130-092-657
CD56抗体ThermoFisher ScientificMHCD5604
CD16抗体ThermoFisher ScientificMHCD1601
CD3抗体BD Biosciences555329
Puregene血液核心试剂盒AQiagen1042604
JumpStart Taq DNA聚合酶SigmaD9307
EasySep中性粒细胞分离试剂盒Stemcell Technologies19666
APC标记的HI98克隆(抗CD15)BioLegend301908
PE标记的CD16克隆3G8BioLegend302056
羧基荧光素琥珀酰亚胺酯InvitrogenC34554
96孔组织培养处理测定板Corning Incorporated3610
CountBright绝对计数微球InvitrogenC36950
ADCC报告生物测定核心试剂盒PromegaG7010
Bio-Glo荧光素酶检测底物Promega--
人IFN-γ Quantikine ELISA试剂盒R&D SystemsDIF50C
人TNF Quantikine ELISA试剂盒R&D SystemsDTA00D

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
抗体筛选
筛选库类型、CD16a和CD16b ECD蛋白来源及浓度
阅读提示:Materials and Methods: Production of recombinant CD16 and antibodies; Results: Identification of a specific anti-CD16a antibody clone
结合动力学
BLI传感器类型、是否使用生物素化CD16、加入hIgG的浓度和时间
阅读提示:Materials and Methods: Determination of binding kinetics and competition using BLI; Figure 3 legend
表位作图
CD16a突变体G147D和Y158H的构建和表达
阅读提示:Results: Defining the #1A2 and #2-2A2 epitope binding site on CD16a; Figure 4 legend
细胞结合实验
NK细胞和中性粒细胞的供体数量、基因型、细胞密度、抗体孵育时间、hIgG浓度
阅读提示:Materials and Methods: Cell binding assays and flow cytometric analysis; Results: Binding activity to primary NK cells and neutrophils; Figure 5 legend
体外细胞毒性实验
靶细胞系、效靶比、孵育时间、CFSE和7-AAD浓度、读板仪器
阅读提示:Materials and Methods: Cytotoxicity and ADCC reporter assays; Figure 7 legend
细胞因子释放
靶细胞和NK细胞比例、孵育时间、细胞因子检测试剂盒
阅读提示:Materials and Methods: Cytokine release assay; Figure 9 legend