Signal Transduction and Targeted Therapy

Signal Transduction and Targeted Therapy

四川大学杨金亮教授团队在STTT上发表其设计的能够有效的抑制HER2阳性肿瘤的生长的新型ADCs的文章


 2017-05-19 STTT编辑部 Sigtrans

四川大学杨金亮教授团队在自然出版社与川大华西医院生物治疗国家重点实验室联合主办的 《Signal Transduction and Targeted Therapy》(STTT)上发表了研究性文章,设计的以单链-白蛋白融合抗体为导向分子的新型ADCs能够有效的抑制HER2阳性肿瘤的生长,杨金亮教授是该文的通讯作者,张航博士为第一作者。




HER-2(Human epidermal growth factor receptor-2)为具有酪氨酸激酶活性的跨膜受体样蛋白。HER2的活化能诱导细胞的增殖、分化和迁移,也参与了细胞的抗凋亡机制。 HER2 在正常组织中不表达或者表达量极低,而在乳腺癌、胃癌、卵巢癌、前列腺癌和结肠癌等多种恶性肿瘤中过表达,已经成为重要的肿瘤治疗靶点。


已上市的 HER2靶向治疗药物主要分为抗体类药物和小分子抑制剂。抗体类药物包括 Trastuzumab、Pertuzumab和T-DM1。 Trastuzumab的适应症为HER2阳性的转移性乳腺癌和胃癌,其余两种都只用于HER2阳性转移性乳腺癌的治疗。小分子酪氨酸激酶抑制剂Lapatinib的适应症为接受过Trastuzumab治疗的HER2阳性转移性乳腺癌。靶向EGFR、HER2和HER4的小分子抑制剂Afatinib用于治疗EGFR Del19或L858R突变型非小细胞肺癌。


抗体偶联药物(antibody-drug conjugates, ADCs)   由单克隆抗体、 高效应的细胞毒性物质以及连接臂三部分组成,它将抗体的靶向性与小分子化合物细胞杀伤活性高的特点相合, 可以提高肿瘤治疗的选择性,降低抗肿瘤药物的不良反应,还能更好地应对靶向单抗的耐药性问题。因此,ADCs目前已成为抗肿瘤抗体药物研发的新热点和重要趋势,受到越来越多的关注。T-DM1是一种治疗HER2 阳性转移性乳腺癌的ADCs,但是在III期临床试验中,T-DM1单药治疗的中位无进展生存期为6.4个月,与传统的化学药物治疗相比只延长了3.2个月。全抗分子量较大,实体组织穿透性较差,限制了T-DM1在实体肿瘤中的治疗效果。Fab、单链抗体(scFv)和diabody等工程抗体与全抗相比具有相似的结合活性,但因其分子小,具有良好的血管和组织穿透性,作为ADCs的导向载体可能增加其疗效。但是单链抗体在血浆中的半衰期较短,这成为其在临床应用上的缺陷。人血清白蛋白(Human serum albumin, HSA) 是主要的血浆蛋白之一,为理想的药物传递载体。由于白蛋白易于在恶性和炎性的组织中聚集,因此也具有一定的肿瘤靶向性。以白蛋白融合单链抗体作为 ADCs 的导向载体,在增加了药物半衰期的同时也可在一定程度上增加其肿瘤靶向性,为 ADCs 研发的新方向。


在此次研究中,杨金亮教授的团队设计并通过哺乳动物细胞瞬时表达系统制备了两种靶向HER2的单链-白蛋白融合抗体(scFv-HSA融合抗体)T-SA1和T-SA2。进一步对抗体的靶向性、亲和力、内化效率和体内分布进行了研究。研究表明,融合抗体能够特异性地靶向HER2阳性细胞,具备高亲和活性,可有效内化至细胞并进入溶酶体降解途径。而且,该新型抗体较现有的单克隆抗体而言具有更优的体内靶向性和肿瘤组织穿透能力,是一种非常有潜力的导向载体。


在确定制备的单链-白蛋白融合抗体适宜于作为ADCs的导向载体后,通过对缓冲盐成分、pH、盐浓度、反应时间、抗体浓度和投料比等因素的反复摸索,建立了稳定可行的与美登素衍生物DM1偶联的方案。美登素(Maytansine)从非洲灌木美登木(Maytenus ovatus)的树皮中分离得到,通过与微管蛋白的长春花位点结合抑制微管蛋白聚集,从而促进肿瘤细胞凋亡。DM1为美登素衍生物,具有良好的细胞杀伤活性,为常用的 ADCs 的效应分子之一。制备的scFv-HSA-DM1偶联物(T-SA1-DM1和T-SA2-DM1)与原抗体相比有着相同的体外细胞靶向性和亲和活性。体内外抗肿瘤活性研究表明,scFv-HSA-DM1偶联物能有效抑制HER2阳性肿瘤细胞的生长,并且在体内实验中表现出了显著的抗肿瘤能力,其中T-SA1-DM1可导致部分免疫缺陷小鼠体内产生的移植瘤消退。




综上,杨金亮教授的团队设计并制备了由scFv-HSA融合抗体与美登素衍生物DM1偶联而成的ADC。这种药物可以靶向HER2阳性肿瘤,具有靶向性强、亲和活性高、实体瘤组织穿透性好以及体内外抗肿瘤活性显著等特点。该研究为抗HER2阳性肿瘤ADCs的研发奠定了基础,具有进一步研究的意义。

 

参考文献:

(1)Flemming A. Antibody engineering: fine-tuning antibody-drug conjugates. Nat Rev Drug Discov 2014; 13: 178–178.

(2) Crunkhorn S. Drug design: increasing stability of ADCs. Nat Rev Drug Discov 2014; 13: 812–812.

 



杨金亮教授简介


杨金亮,四川大学华西医院生物治疗国家重点实验室教授,基因工程抗体研究室主任。主要研究方向为肿瘤细胞生物学、抗体药物研发、肿瘤免疫基因治疗和蛋白质组学。近年来,以通讯作者身份在Nature Communication、Angew. Chem. Int. Ed.、J Control Release、Molecular Pharmacology等杂志上发表SCI论文60余篇。获得授权发明专利6项。


Signal Transduction and Targeted Therapy简介

《Signal Transduction and Targeted Therapy》(STTT)是自然出版集团和四川大学华西医院生物治疗国家重点实验室合作出版的全英文生物医学专业期刊(网站:http://www.nature.com/sigtrans,点击本网站最下方"阅读原文”)。主编由美国俄亥俄州立大学Carlo M. Croce教授(美国三院院士,Cancer Research前主编),UCSD的张康教授、川大华西医院魏于全教授/院士担任。有来自全球等多个国家及地区的多位相关领域的近百位著名学者组成编委会。本杂志每周五发表文章,欢迎各位投稿,包括论著或综述。对于原创性成果采取“快速通道”模式,帮助作者以最快的速度发表文章,最快一周可接收。该杂志发表论文可免收发表费。该杂志投稿格式不限,正式发表之前再按杂志格式修改。感谢将此信息转发给您们的同事、朋友以及学生等。


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Hang Zhang, Yuxi Wang, Yangping Wu, Xiaohua Jiang, Yiran Tao, Yuqin Yao, Yujia Peng, Xiangzheng Chen, Yuyin Fu, Lin Yu, Ruixue Wang, Qinhuai Lai, Weirong Lai, Wenting Li, Yuhuan Kang, Shuli Yi, Ying Lu, Lantu Gou, Min Wu & Jinliang Yang. Therapeutic potential of an anti-HER2 single chain antibody–DM1 conjugates for the treatment of HER2-positive cancer. Signal Transduction and Targeted Therapy (2017) 2, e17015; doi:10.1038/sigtrans.2017.15 

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