抗体工程研究进展沉倍奋名师编辑PPT课件.ppt

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1、抗体工程研究进展抗体工程研究进展13%21.7%52.3%13%治疗性抗体的研发阶段治疗性抗体的研发阶段n靶标发现靶标发现n抗体制备抗体制备n抗体筛选、确认和优化抗体筛选、确认和优化n中试工艺研究中试工艺研究n临床前研究临床前研究n临床研究临床研究主要研究进展主要研究进展n靶抗原的发现靶抗原的发现n抗体人源化改造及人源抗体制备抗体人源化改造及人源抗体制备n提高抗体效应功能提高抗体效应功能n提高抗体表达量提高抗体表达量n其他其他靶抗原的发现靶抗原的发现TRAIL:TNF-related apoptosis-induced ligandTRAILR:DR4、DR5、DcR1、DcR2、OPGPro

2、tein extraction and digestionTreated/SickControl/HealthyMass SpectrometerProtein peptidesidentificationMS spectraquantificationcharacterizationKKYAAELHLVPOPhosphorylationKAVQQPDGLAOxidation post translational modifications(PTM)QFHFHWGSLDQPDGLAPeptides and MS/MS spectraHPLCProteomics20a5-6 Heavy Chai

3、nC5a新功能表位的确定新功能表位的确定20a5-6 Light Chain20a5-6 Fab20a5-6 Fab/C5a功能单抗识别表位可能是一个新的药靶？功能单抗识别表位可能是一个新的药靶？主要研究进展主要研究进展n靶抗原的发现靶抗原的发现n抗体人源化改造及人源抗体制备抗体人源化改造及人源抗体制备n提高抗体效应功能提高抗体效应功能n提高抗体表达量提高抗体表达量n其他其他治疗性抗体产生抗抗体的比例治疗性抗体产生抗抗体的比例抗体人源化的主要技术抗体人源化的主要技术n嵌合抗体嵌合抗体nCDRCDR移植移植,FR,FR移植移植,SDR,SDR移植移植n表面氨基酸残基人源化表面氨基酸残基人源化n抗

4、原表位定向选择抗原表位定向选择嵌合抗体、嵌合抗体、CDRCDR移植抗体移植抗体SDR人源化方法人源化方法鼠抗体（鼠抗体（红红）和人源化抗体（）和人源化抗体（绿绿）FvFv结构的叠合图结构的叠合图表面氨基酸残基人源化表面氨基酸残基人源化鼠源抗体鼠源抗体/抗原作用的复合物模型抗原作用的复合物模型人源化抗体人源化抗体/抗原作用的复合物模型抗原作用的复合物模型人源化抗体识别的抗原表位与親本抗体相同人源化抗体识别的抗原表位与親本抗体相同抗原表位定向选择抗原表位定向选择HL人抗体重链文库人抗体重链文库L HLLLLHL HLHHHH高亲和力人抗体高亲和力人抗体抗原亲和筛选抗原亲和筛选抗原亲和筛选抗原亲和筛

5、选+人抗体轻链文库人抗体轻链文库人人-鼠抗体库鼠抗体库+鼠抗体鼠抗体人源抗体制备技术人源抗体制备技术n 人人人杂交瘤技术人杂交瘤技术n EBEB病毒转化技术病毒转化技术n 人源抗体库人源抗体库 噬菌体抗体库噬菌体抗体库 合成抗体库合成抗体库 核糖体展示抗体库核糖体展示抗体库n 转基因动物转基因动物大容量抗体库10781089抗体亲和力抗体亲和力10-610-710-710-8109抗体库容抗体库容10910-810-9合成抗体库合成抗体库核糖体展示核糖体展示scFvscFv文库文库各种抗体库筛选方法各种抗体库筛选方法感染性筛选感染性筛选抗原库对抗体库筛选方法抗原库对抗体库筛选方法提高抗体特异性

6、和亲和力提高抗体特异性和亲和力Chain shuffling计算机模建技术计算机模建技术定点突变技术定点突变技术chain shuffling 原理示意图原理示意图L HLLLLHL HLHHHHHL更高亲和力抗体更高亲和力抗体亲和筛选亲和筛选建抗体库建抗体库亲和筛选亲和筛选+重链文库重链文库建抗体库建抗体库轻链文库轻链文库高亲和力抗体高亲和力抗体+亲本抗体亲本抗体计算机模建预测抗体亲和力和识别表位计算机模建预测抗体亲和力和识别表位HA2HA4HC4H22结合自由能结合自由能分子间氢键分子间氢键识别区域识别区域表位是否漂移表位是否漂移Z12-378.2-402.5-435.6-434.2-43

7、1.6182128383420-3223-30,70-8976-92136-147140-146是是是是是是否否抗体抗体分子间氢键分子间氢键相互作用能相互作用能（KJ）主要识别区域主要识别区域mCH2238-427.44136-149CH2236-425.37136-149抗体抗体H22计算机分子设计与直接进化计算机分子设计与直接进化00.20.40.60.811.21x10-7M2x10-8M4x10-9M 8x10-10M 1.6x10-10M3x10-11M 6x10-12M 1x10-12MCH22mCH22Z12RemicadeS-B (10-11M)Ka 6x1010L/molB/

8、F抗体抗体CH22m亲和常数测定亲和常数测定ItemsZ12 Ka=8107M-1 1/750CH22 Ka=9109M-1 1/6.5mCH22 Ka=61010M-1 1Remicade Ka=11010M-1 1/6Antibody affinity移植人免疫球蛋白的小鼠移植人免疫球蛋白的小鼠抗体结构信息具有重要的研究价值抗体结构信息具有重要的研究价值PDBView抗体结构分析抗体结构分析抗体序列分析抗体序列分析抗体表达分析抗体表达分析抗体分类管理抗体分类管理BLAST系统日志管理系统日志管理用户权限管理用户权限管理Kabat本地数据库本地数据库抗体分类抗体分类系统参数设置系统参数设置系

9、统字典设置系统字典设置外部数据接口外部数据接口PDBGENE BANKSwiss-ProtTRRDKABAT本实验室抗体数据库本实验室抗体数据库抗体分析系统主界面抗体分析系统主界面抗体专家分析系统抗体专家分析系统Her2Her2靶点人源抗体（靶点人源抗体（HF)HF)的设计与验证的设计与验证Her2晶体结构晶体结构D4SDS-PAGESDS-PAGE非还原电泳非还原电泳155KDaHF人源表达抗体的纯化和功能鉴定人源表达抗体的纯化和功能鉴定HF人源抗体基因合成、构建、表达人源抗体基因合成、构建、表达人源化抗体设计、虚拟筛选人源化抗体设计、虚拟筛选抗体专家分析系统抗体专家分析系统抗原抗体复合物结

10、构信息分析抗原抗体复合物结构信息分析HFHF人源抗体对人源抗体对Her2Her2+细胞细胞的的ADCCADCC杀伤效应分析杀伤效应分析HFHF人源抗体对人源抗体对Her2Her2靶点的特异性识别靶点的特异性识别新抗体或抗体类似物的设计新抗体或抗体类似物的设计n以抗原抗体复合物的晶体结以抗原抗体复合物的晶体结 构设计新抗体构设计新抗体n以人抗体以人抗体FcFc为支架设计类抗体为支架设计类抗体n以全人抗体为支架设计小抗体以全人抗体为支架设计小抗体n以非以非IgIg的人蛋白为支架设计功的人蛋白为支架设计功能分子能分子PT4PT4LinkerLinkerFCFC融合蛋白的构象融合蛋白的构象 PT4-L

11、inker-FC与与TNF-相互作用复合物的构象相互作用复合物的构象 拮抗肽拮抗肽linkerFc融合蛋白设计融合蛋白设计nV VH H结构域能够保持一结构域能够保持一定的刚性；定的刚性；nV VH H在空间上能够将几在空间上能够将几个短肽展示在一定个短肽展示在一定的区域内；的区域内；n抗体可变区骨架展抗体可变区骨架展示的外源肽段长度示的外源肽段长度可以改变。可以改变。CDR3CDR1CDR2FR1 FR2 FR3 FR4 PTVH5与与TNF形成的复合物模型形成的复合物模型单域抗体单域抗体 单链抗体单链抗体(scFv)单链抗体单链抗体（TSA1、TSA2）设计设计主要研究进展主要研究进展n靶

12、抗原的发现靶抗原的发现n抗体人源化改造及人源抗体制备抗体人源化改造及人源抗体制备n提高抗体效应功能提高抗体效应功能n提高抗体表达量提高抗体表达量n其他其他提高抗体提高抗体效应功能效应功能偶联细胞毒物质偶联细胞毒物质双特异性抗体双特异性抗体抗体抗体Fc突变突变改变抗体糖基化改变抗体糖基化细胞内抗体细胞内抗体抗体融合蛋白抗体融合蛋白抗体药物的作用机理抗体药物的作用机理n直接效应直接效应 诱导凋亡诱导凋亡 抑制增殖抑制增殖 阻断生长因子或生长因子受体阻断生长因子或生长因子受体 干扰血管生成干扰血管生成n间接效应间接效应 依赖补体的细胞毒（依赖补体的细胞毒（CDC）依赖抗体的细胞毒（依赖抗体的细胞毒（

13、ADCC)作为毒素、放射性同位素和细胞作为毒素、放射性同位素和细胞 毒药物的载体毒药物的载体 形成抗独特型抗体形成抗独特型抗体 通过双特异性抗体靶向效应细胞通过双特异性抗体靶向效应细胞抗体偶联细胞毒物质抗体偶联细胞毒物质抗体融合蛋白抗体融合蛋白双功能抗体作用原理双功能抗体作用原理BsAbBsAb效应细胞效应细胞靶细胞靶细胞触发受体触发受体膜表面分子膜表面分子 NK细胞细胞 CD16肿瘤细胞肿瘤细胞HER2/neu抗抗HER2/neu抗抗CD16 BsAbBsAb双特异性抗体介导的杀伤作用机制双特异性抗体介导的杀伤作用机制（a),BsAb桥连效应细胞和靶细胞；桥连效应细胞和靶细胞；(b),连接的

14、触发分子启动细连接的触发分子启动细胞毒反应；胞毒反应；(c),效应细胞对靶细胞产生致死性杀伤反应。效应细胞对靶细胞产生致死性杀伤反应。细胞毒反应细胞毒反应细胞内抗体：在细胞内合成并作用于细胞内组分的抗体细胞内抗体：在细胞内合成并作用于细胞内组分的抗体细胞核EGFREGFREGFR抗体的抗体的ADCC和和CDC效应效应提高提高ADCC和和CDC的策略的策略n抗体抗体FcFc突变突变n改变抗体糖基化改变抗体糖基化Rituximab Fc的三维结构的三维结构Rituximab突变体与突变体与C1q的结合的结合主要研究进展主要研究进展n靶抗原的发现靶抗原的发现n抗体人源化改造及人源抗体制备抗体人源化改

15、造及人源抗体制备n提高抗体效应功能提高抗体效应功能n提高抗体表达量提高抗体表达量n其他其他提高表达量的方法n应用扩增系统应用扩增系统 GS/DHFRGS/DHFRn弱化选择标记基因弱化选择标记基因n应用有利于基因表达的元件应用有利于基因表达的元件 强启动子强启动子 强增强子强增强子 反式作用元件反式作用元件n位置效应位置效应（position effects)position effects)Cre-LoxP定点整合系统定点整合系统工程细胞株工程细胞株lacZ-Zeocin可扩增可扩增转录活性位点转录活性位点blapSV40FRTdhfrGenomic DNAGenomic DNAOriHot

16、spot-taged FRT抗体的糖基化抗体的糖基化主要研究进展主要研究进展n靶抗原的发现靶抗原的发现n抗体人源化改造及人源抗体制备抗体人源化改造及人源抗体制备n提高抗体效应功能提高抗体效应功能n提高抗体表达量提高抗体表达量n其他其他抗体可变区和框架区的影响抗体可变区和框架区的影响 抗体稳定性抗体稳定性 可溶性可溶性 折叠动力学折叠动力学 表达表达PEG化的抗体或抗体片段化的抗体或抗体片段重组多克隆抗体重组多克隆抗体 重组多克隆抗体重组多克隆抗体n优点：优点：可大量生产，批间稳定性好可大量生产，批间稳定性好 结合抗原的亲合力高结合抗原的亲合力高 识别多个抗原表位，对复杂靶抗原的识别多个抗原表位，对复杂靶抗原的 治疗效果好治疗效果好 对于易变的抗原也能有效对于易变的抗原也能有效