Albubody:一种用于位点特异性药物偶联和增强肿瘤疗效的工程化scFv变体平台

Albubody: an engineered scFv variant platform for site-specific drug conjugation and enhanced tumor efficacy

作者信息Na Hyun Kwon, Jae Hun Lee, Yeongchae Kim, Young S Hahn, Inchan Kwon
PMID40850443
发布时间2025-10-10
DOI10.1016/j.jconrel.2025.114165

实验完整度

包含体外细胞实验(细胞毒性、内化、球体穿透)、体内药代、分布、疗效及毒性实验,并进行了机制验证。

主要模型

HER2阳性乳腺癌细胞系BT-474 HER2阳性乳腺癌细胞系SK-BR-3 HER2阴性乳腺癌细胞系MDA-MB-231 SK-BR-3异种移植小鼠模型

重点核对

pAzF掺入位点选择(如G235)及其对偶联效率和蛋白稳定性的影响 偶联反应条件(蛋白与DBCO-MMAE摩尔比1:4,4°C过夜) HER2结合亲和力(EC50)和HSA结合效率 体内给药剂量方案(4D5Albu-MMAE给药280、168、84、28 nmol/kg,每3天一次,共4次)

摘要

抗体药物偶联物(ADC)代表了靶向癌症治疗的一种有前景的方法。尽管单链可变片段(scFv)作为药物载体具有潜力,但它们在ADC中的应用受到限制。本研究介绍了Albubody,一种与白蛋白结合域(ABD)融合的工程化scFv,作为与体内血清白蛋白相互作用的潜在ADC支架。构建了源自曲妥珠单抗的靶向人表皮生长因子受体2(HER2)的Albubody,随后进行计算分析以确定细胞毒性药物单甲基奥瑞他汀E(MMAE)的最佳偶联位点。掺入非天然氨基酸对叠氮基苯丙氨酸(pAzF)能够利用应变促进的叠氮-炔环加成(SPAAC)化学进行位点特异性偶联,形成Albubody-药物偶联物(4D5Albu-MMAE)。4D5Albu-MMAE保留了HER2结合亲和力,表明位点特异性偶联未损害抗原识别。还证实了HER2特异性的体外细胞毒性、细胞内化和有效的球体穿透。与传统的scFv-药物偶联物(4D5scFv-MMAE)相比,4D5Albu-MMAE在HER2阳性异种移植模型中表现出延长的全身暴露和优异的抗肿瘤功效。这项研究强调了Albubody作为有效ADC平台的潜力,并强调了位点特异性偶联在优化癌症治疗结果中的重要性。

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
探索Albubody(ABD融合的scFv)作为新型ADC支架的可行性,以及通过位点特异性偶联实现高效药物递送和增强抗肿瘤疗效。
核心机制
通过ABD与血清白蛋白结合延长循环半衰期,增加肿瘤蓄积,同时通过SPAAC位点特异性偶联保留活性,从而提高抗肿瘤疗效。
主要证据
体内药代研究表明4D5Albu-MMAE的半衰期比4D5scFv-MMAE延长约200倍;生物分布显示肿瘤荧光强度高于其他器官;异种移植模型中4D5Albu-MMAE显著抑制肿瘤生长。
研究意义
Albubody可作为scFv-based ADC的有效平台,提供改善的药代特性和肿瘤穿透,有望用于HER2阳性乳腺癌等实体瘤治疗。

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

计算预测pAzF掺入位点

确定最优偶联位点以保证高偶联效率和保持蛋白活性。

使用ColabFold预测4D5Albu结构,计算溶剂可及性和突变稳定性,筛选出9个候选位点。

2

表达和纯化4D5Albu-pAzF变体

制备含pAzF的Albubody变体用于后续偶联。

将pBAD表达载体与pEVOL-pAzF共转化至E. coli C321.ΔA.exp,诱导表达并纯化。

3

SPAAC偶联生成ADC

实现位点特异性药物偶联。

纯化的4D5Albu-pAzF与含DBCO的MMAE反应,通过SPAAC形成偶联物。

4

体外活性验证

评估偶联物的HER2结合、细胞毒性、内化和穿透能力。

通过ELISA检测结合亲和力,CCK-8检测细胞毒性,共聚焦显微镜观察内化和球体穿透。

5

体内药代和分布研究

评估Albubody对半衰期和肿瘤蓄积的影响。

在小鼠中注射标记的分子,测定血清浓度和组织荧光。

6

体内抗肿瘤疗效和毒性评价

验证4D5Albu-MMAE的疗效和安全性。

在SK-BR-3异种移植模型中比较不同剂量的肿瘤生长抑制,进行组织学检查。

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
大肠杆菌TOP10感受态细胞 (#C404010)InvitrogenC404010
大肠杆菌C321.ΔA.exp. (#49018)Addgene49018
pEVOL-pAzF质粒 (#31186)Addgene31186
细菌蛋白胨 (#211705)BD Biosciences211705
酵母提取物 (#212750)BD Biosciences212750
对叠氮基苯丙氨酸 (#06162)Chem-Impex International06162
Ni-NTA琼脂糖树脂 (#30210)Qiagen30210
PD-10脱盐柱 (#GE17-0851-01)CytivaGE17-0851-01
DBCO-PEG4-Val-Cit-PAB-MMAE (#BP-25659)BroadPharmBP-25659
MMAE (#BP-22278)BroadPharmBP-22278
钢靶板 (#8280781)Bruker8280781
蛋白质标准II (#8207234)Bruker8207234
ZipTip with 0.6 μL C4 resin (#ZTC04S008)MilliporeZTC04S008
96孔免疫板 (#32396)SPL Life Sciences32396
96孔细胞培养板 (#30096)SPL Life Sciences30096
8孔细胞培养腔室玻片 (#30408)SPL Life Sciences30408
96孔超低附着圆底板 (#7007)Corning7007
重组人HER2 (#10004-HCCH)Sino Biological10004-HCCH
吐温-20 (#1610781)Bio-Rad1610781
脱脂奶粉 (#SKI400)BioShopSKI400
兔抗His标签抗体 (#2365)Cell Signaling Technology2365
HRP标记的抗兔IgG抗体 (#7074)Cell Signaling Technology7074
Alexa Fluor 488标记的抗LAMP1抗体 (#89368)Cell Signaling Technology89368
L-(+)-阿拉伯糖 (#A11921)Thermo Fisher ScientificA11921
一次性聚丙烯柱 (#29924)Thermo Fisher Scientific29924
NHS-荧光素 (#46409)Thermo Fisher Scientific46409
RPMI 1640培养基 (#22400105)Gibco22400105
胎牛血清 (FBS; #26140079)Gibco26140079
青霉素-链霉素 (#15140122)Gibco15140122
细胞计数试剂盒-8 (CCK-8; #CK04)Dojindo LaboratoriesCK04
GPT检测试剂盒 (#AM102)AsanpharmAM102
GOT检测试剂盒 (#AM103K-K)AsanpharmAM103K-K
芥子酸 (SA; #D7927)Sigma-AldrichD7927
人血清白蛋白 (HSA; #A3782)Sigma-AldrichA3782
小鼠血清白蛋白 (MSA; #A3139)Sigma-AldrichA3139
牛血清白蛋白 (BSA; #A9418)Sigma-AldrichA9418
DBCO-Cy5 (#777374)Sigma-Aldrich777374
DAPI溶液 (#MBD0015)Sigma-AldrichMBD0015
ColabFold----
PyMOL (Version 2.4.1)Schrödinger--
PyRosetta (PyRosetta4)----
TSKgel Butyl-NPR (2.5 μm, 4.6 mm ID x 10.0 cm L)Tosoh Bioscience--
1260 Infinity II液相色谱系统Agilent--
Superdex 75 Increase 10/300 GL色谱柱Cytiva--
NGC Quest 10色谱系统Bio-Rad--
蛋白质热位移™染料试剂盒Thermo Fisher Scientific--
StepOnePlus™实时PCR系统Applied Biosystems--
SynergyH1微孔板读板机BioTek--
FV3000RS共聚焦激光扫描显微镜Olympus--
Image Lab软件Bio-Rad--
ImageJ软件----
荧光标记生物体成像仪 (FOBI)NeoScience--
OriginPro (Version 2023)OriginLab Corporation--
Autoflex Speed MALDI-TOF质谱仪Bruker--

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
计算筛选位点
使用AlphaFold2预测结构,溶剂可及性大于80%,突变稳定性高,排除CDR区域
阅读提示:Computational analysis部分
蛋白表达
E. coli C321.ΔA.exp菌株,pEVOL-pAzF共转化,1 mM pAzF,0.4%阿拉伯糖,23°C培养16-20h
阅读提示:Expression and purification部分
偶联反应
蛋白与DBCO-MMAE浓度分别为20 μM和80 μM,4°C过夜
阅读提示:Preparation of antibody-drug conjugates部分
体外细胞毒性
细胞密度5000或3000细胞/孔,处理3天,CCK-8检测
阅读提示:In vitro cytotoxicity assay部分
药代动力学
BALB/c小鼠,40 nmol/kg静脉注射,采血时间点不同
阅读提示:In vivo pharmacokinetic study部分
体内疗效
SK-BR-3异种移植模型,4D5Albu-MMAE剂量28-280 nmol/kg,每3天一次共4次
阅读提示:In vivo antitumor efficacy evaluation部分