처리량이 높은 이중특이적 항체 발견 파이프라인

커뮤니케이션 생물학 6권, 기사 번호: 380(2023) 이 기사 인용

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이중특이적 항체(BsAbs)는 새로운 종류의 면역요법을 대표하지만, 현재 발견의 비효율성으로 인해 광범위한 임상적 이용이 제한되었습니다. 여기에서 우리는 BsAb 라이브러리 세포의 효율적인 생성을 위한 분자 및 세포 공학으로 구성된 높은 처리량, 불가지론적, 단일 세포 기반 기능 스크리닝 파이프라인을 보고하고, 이어서 단일 세포 수준에서 기능적 심문을 통해 양성 클론과 다운스트림 시퀀스를 식별하고 정렬합니다. 식별 및 기능 특성화. CD19xCD3 이중특이적 T 세포 참여자(BiTE)를 모델로 사용하여 우리의 단일 세포 플랫폼이 실행당 최대 150만 개의 변이 라이브러리 세포의 높은 처리량 스크리닝 효율성을 보유하고 낮은 수준에서 희귀한 기능성 클론을 분리할 수 있음을 입증합니다. 0.008%의 풍부함. 조합적으로 다양한 scFv, 연결 링커 및 VL/VH 방향으로 구성된 약 22,300개의 고유한 변이체를 포함하는 복잡한 CD19xCD3 BiTE 발현 세포 라이브러리를 사용하여 매우 희귀한 클론(~0.001% 풍부)을 포함하여 98개의 고유한 클론을 식별했습니다. 우리는 또한 기능에 대한 다양한 선호도를 설계하기 위해 새로운 속성과 통찰력을 나타내는 BiTE를 발견했습니다. 우리의 단일 세포 플랫폼이 새로운 면역치료제의 발견 효율성을 높일 뿐만 아니라 서열, 구조, 기능 간의 상호 관계에 대한 심층적인 이해를 바탕으로 일반화 가능한 설계 원리를 식별할 수 있을 것으로 기대합니다.

이중특이적 항체(BsAbs)는 암과 자가면역을 포함한 많은 질환을 치료할 수 있는 큰 잠재력을 지닌 매우 매력적인 항체 및 면역치료제 클래스를 나타냅니다1,2,3,4,5. 이는 동일하거나 다른 표적 항원에 있는 두 개의 서로 다른 에피토프를 인식하도록 조작된 비천연 생물학적 제제입니다. BsAbs는 종양 세포를 죽이기 위해 면역 세포를 활성화하고 결합시키는 동시에 시너지 효과를 내는 두 가지 치료 표적에 작용하는 등 독특한 치료 작용 모드를 제공합니다5,6,7,8. 따라서 BsAbs는 특이성, 효능, 독성 및 약물 저항성과 관련하여 전통적인 단일클론 항체(mAbs)에 비해 우수한 치료 이점을 나타낼 수 있습니다. T 세포 활성화 BsAbs(TAB)는 BsAbs의 가장 큰 하위 클래스를 대표하며 임상적으로 승인된 Blinatumomab(CD3xCD19), Tebentafusp-tebn(CD3xGP100), Mosunetuzumab(CD3xCD20) 및 Teclistamab을 포함하여 BsAb 전임상 및 임상 파이프라인의 50% 이상을 차지합니다(9). CD3xBCMA)9,10. TAB는 살해를 위해 T 세포와 종양 세포를 직접 연결할 수 있으며 다양한 유형의 암을 치료할 수 있는 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 현재 BCMAxCD3, Her2xCD3, CEAxCD3 및 PSMAxCD3을 포함하여 45개 이상의 CD3 기반 TAB가 있으며 고형암 및 혈액암 치료를 위해 임상적으로 테스트되고 있습니다1,6. TAB는 T 세포 에피토프와 종양 항원을 표적으로 하는 직렬 연결된 단일 사슬 단편 가변 단편(scFv)과 전체 크기의 공통 경쇄 IgG를 사용하는 이중특이성 T 세포 참여자(BiTE)를 포함한 여러 형식으로 설계될 수 있습니다. 각 가변 중쇄가 T 세포 수용체 또는 종양 항원을 표적으로 삼는 면역글로불린 구성입니다1,6.

불행하게도 TAB를 포함한 치료용 BsAb를 개발하는 것은 여전히 ​​매우 어렵고 느리며 비용이 많이 드는 과정으로 남아 있으며 광범위한 질병에 대한 임상적 이용 가능성을 제한합니다. 우리는 이러한 병목 현상이 현재 BsAb 발견 방법의 복잡성과 비효율성에 크게 기인한다고 생각합니다. BsAb 발견을 위한 기존 작업 흐름은 일반적으로 두 개의 개별 항원 또는 에피토프에 대한 mAb 결합체 풀의 특성을 파악하는 것부터 시작됩니다. 그런 다음 하위 단위 이종이량체화 또는 직접적인 유전적 융합(예: BiTE)11,12,13,14,15,16,17을 통해 각 모 mAb에서 파생된 두 개의 항원 결합 도메인을 연결하여 BsAb 변이체를 개별적으로 조작하기 위해 mAb 패널이 선택됩니다. 18,19,20,21,22,23. 그런 다음 제한된 수의 BsAb 변종을 발현하고 정제한 다음 이중 표적 결합 분석 및/또는 기능 분석을 통해 개별적으로 테스트하여 양성 클론을 식별합니다. BsAb 구성은 일반적으로 두 개의 사전 특성화된 항원 결합제로 시작되지만 이를 통합하여 기능성 BsAb가 되는 것은 훨씬 덜 간단합니다. 실제로, BsAb의 표적 결합 활동은 단지 전제조건일 뿐이며, 이것이 항상 기능적 활동으로 해석되는 것은 아닙니다. 예를 들어, Emicizumab(혈우병 A를 치료하기 위해 임상적으로 승인된 BsAb)은 약 40,000명의 후보를 개별적으로 표현하고 특성화하고 최적화해야 하는 '무차별 대입' 접근법을 통해 발견되었습니다11. TAB의 경우 특히 생성된 BsAb의 T 세포 활성화 및 종양 사멸 기능은 에피토프 위치 및 세포막까지의 거리24,25,26,27,28,29, 항원 크기 및 밀도27,28,29를 비롯한 다양한 요인에 따라 결정적으로 달라집니다. BsAbs의 크기, 원자가, 접힘, 구조적 방향 및 메커니즘, 링커 길이 유연성27,36,39,40,41,42. BsAbs 형식과 특성의 작은 변화가 기능을 결정하는 중요한 요인이 될 수 있다는 것은 잘 알려져 있지만 이러한 요소 간의 관계는 복잡하며 현재 BsAb 기능을 알릴 수 있는 일반적인 설계 원칙은 없습니다. 따라서 실제로 이 분야는 BsAbs가 기존 mAb 바인더로부터 경험적으로 설계 및 구성되고 그 기능에 대해 개별적으로 평가되어야 하는 시행착오 프로세스에 의존해 왔습니다. 일반적으로 미세역가 플레이트 및 액체 처리 시스템을 포함하는 이러한 기존 접근 방식은 편향되어 있으며 추가 개발을 위한 치료 리드를 식별하기 위한 BsAb 발견 처리량, 성공률 및 소요 시간을 크게 제한합니다.