用科技点亮抗体研发：Luminex xMAP®技术助力GPCR靶向抗体研究- 大数跨境

路明克斯

2025-02-18

导读：白皮书：GPCR靶向抗体研究

引言：GPCR——药物开发的“黄金靶点”

G蛋白偶联受体（GPCR）是人体中最大的膜蛋白家族，调控着从视觉、嗅觉到免疫反应等众多生理功能。目前，约35%的上市药物通过靶向GPCR发挥作用，堪称药物研发的“黄金靶点”。然而，针对GPCR的抗体药物开发却步履维艰——FDA仅批准了两种此类药物，核心难题在于抗体易发生“误伤”（非特异性结合）。如何突破这一瓶颈？Luminex公司的xMAP®技术给出了答案。

GPCR抗体药物：为何“难产”？

结构复杂：GPCR家族包含800多种成员，且同一受体可能因结合不同分子呈现多种形态，抗体难以精准识别。
稳定性差：提取GPCR时易破坏其天然构象，导致实验室结果与真实生理环境脱节。
交叉反应：抗体可能错误结合相似结构的非目标GPCR，引发副作用。

瑞典皇家理工学院（KTH）采用Luminex公司多重检测技术平台，开发出一套“智能筛选”技术，成功突破这一瓶颈！其研究成果发表于《Science Advances》，并构建全球首个GPCR-抗体互作云端数据库。本文将详细介绍这项革新性技术。

检测方法：悬浮微球阵列(SBA)+ xMAP®技术

Luminex的xMAP®技术结合多重免疫分析与荧光检测系统，如同一台“分子雷达”，可同时检测数百种抗体与GPCR的结合情况。

SBA是一种用于评估抗GPCR单克隆抗体（mAb）选择性的工作流程。该流程包含六个步骤，最终评估抗体作为GPCR配体的能力（图1A）。具体步骤如下：首先根据GPCR靶标的系统发育亚家族对抗体进行分组。接下来将抗体偶联到带有独特颜色编码的xMAP®微球上，并按亚家族混合以构建亚家族特异性SBA。在孵育后，加入藻红蛋白（PE）标记的抗1D4单克隆抗体（mAbs），通过Luminex FLEXMAP 3D®系统定量检测GPCR。FLEXMAP 3D®系统以荧光强度中位（MFI）值的形式报告数据。研究人员随后开发了一个交互式网络界面，用于数据的可视化并确定抗体的选择性。通过数据分析流程，将MFI值转换为Z值（图1B），并以Z值分布的形式直观展示（图1C）。这些数据使研究人员能够识别GPCR上的脱靶结合现象及其潜在机制。

实验结果：xMAP®技术助力抗体与GPCR结合研究

研究人员在407个针对215种双表位标记GPCR构建体的多克隆抗体（pAbs）上测试了xMAP®定制检测流程。这些GPCR构建体源自人胚胎肾细胞系Expi293F，每个抗体均特异性结合不同GPCR亚家族独有的抗原。实验设计亮点：

1. 双标签系统：GPCR构建体携带的表位标签，可通过另一组抗体结合，以通过Luminex FLEXMAP 3D®系统精准检测GPCR表达水平（图2A）

2. 跨组表达验证：除Frizzled亚家族外，所有亚家族的GPCR在Expi293F细胞中均实现高效、稳定的过表达（图2B）。

3. 定量可靠性：针对三个不同GPCR亚家族进行的生物学重复（样本间）和技术重复（实验操作间）检测显示，GPCR丰度定量结果具有高度可重复性（图2C）。

本研究通过统计学方法建立了一套评估抗体（Ab）对跨家族GPCR选择性的系统，其核心是基于标准偏差（SD）的全局选择性阈值。具体流程如下：研究人员从荧光强度中位（MFI）值生成的Z值选择12 SD作为判定阈值（图3A）中，此阈值对应两种关键现象——抗体对目标GPCR的识别率达到峰值；脱靶抗体数量趋于稳定（图3A）。基于这一阈值标准差，研究人员确定了248个抗体仅特异性识别其设计的GPCR靶标（图3B）。31个（占剩余抗体的20%）仅与非预期靶标结合，其余抗体未达到阈值，未显示明确靶标富集。有趣的是，许多GPCR至少结合了两种已验证的抗体，其中一些甚至结合多达六种抗体（图3C）。

为了进一步探索抗体的非特异性结合，研究人员对至少有两对抗体靶向的GPCR进行了更深入的研究（图4）。在每个家族中，拥有最多配对抗体的GPCR显示出抗体结合到了GPCR的不同区域。该研究还帮助研究人员探索了其他GPCR亚家族，这些亚家族的抗体结合区域与预期靶点不同（图5）。抗体的交叉反应性在所有主要的GPCR亚家族中都有观察到，并且在被归类为“其他”的GPCR亚家族中更为显著（图5B）。具有靶向结合的抗原比那些表现出非靶向结合的抗原更长、更无序，并且具有更低的相对溶剂可接触表面积（SASA）（图5C-E）。

结论：Luminex推动GPCR调控的生物制剂研究新进展

G蛋白偶联受体（GPCRs）是人体中最丰富且多样化的跨膜蛋白之一。凭借其多样化的结构特征，GPCRs通过调控多种细胞功能参与疾病发生发展。鉴于其治疗潜力，研究人员已研制出多种能与GPCRs结合并通过改变其功能治疗疾病的抗体。然而，目前获批用于临床治疗的GPCR调控抗体仍屈指可数，其中抗体非特异性结合问题是制约GPCR靶向抗体研发进展缓慢的主要原因。

针对这一技术瓶颈，瑞典皇家理工学院（KTH）的研究团队采用Luminex FLEXMAP 3D®系统和MagPlex®微球技术平台，成功建立GPCR抗体选择性鉴定体系，并开发了便于数据访问和抗体-受体相互作用分析的在线交互平台（图6）。该数字资源库整合了GPCR表达谱、抗体与GPCR结合动力学以及抗体对特定GPCR亚家族选择性等关键数据。所有分析数据均基于荧光检测技术，通过追踪抗体与MagPlex®微球偶联GPCR抗原的结合过程获得。

通过xMAP®多重检测技术的应用，研究人员得以深入探索这一庞大的跨膜蛋白家族，揭示其与抗体结合的关键动态特征。这些重要发现不仅为开发高效抗GPCR抗体提供理论支持，更为通过相关信号通路推进治疗药物研发开辟新路径。

借助Luminex xMAP®技术加速生物制剂开发进程

Luminex xMAP®技术为GPCR靶向生物制剂研发提供了重要技术支撑。通过FLEXMAP 3D®系统和xMAP®微球技术，研究人员可实现对抗体与靶标及脱靶GPCRs结合作用的定量分析。该突破性成果得益于多重免疫分析技术，使科学家能在高通量定量检测中同步区分不同GPCR家族。立即联系我们，深入了解Luminex创新技术体系，探索如何借助FLEXMAP 3D®系统和xMAP®技术实现蛋白质结合相互作用的精准检测。

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