据估计离子通道抗体的全球销售额达到120亿美元1,位列全球第三大畅销处方药,同时这一领域具有巨大的增长潜力。但是传统抗体发现流程的低效率往往会阻碍早期研发药物的市场准入。
杂交瘤和B细胞测序等传统方法包含多个人工耗时步骤。最重要的是,这些方法可能会导致实验室在不知情的情况下遗漏有潜力的候选药物,从而使研发项目甚至还未启动就停滞不前。离子通道需要高特异性和高选择性的抗体。现在抗体发现技术的发展为实验室加速和完善离子通道抗体开发提供了更多先进工具和可能性。
本文将向大家介绍Beacon®在离子通道抗体发现中的独特优势及知名企业MImAbs的应用案例。
传统离子通道抗体发现的挑战
就生物制剂而言,通往市场准入的漫长旅程始于抗体发现这个单一步骤,而这一过程历来繁琐、艰难且效率低下。使用传统的杂交瘤方法发现抗体需要通过细胞融合使B细胞永生化,然后是漫长的扩增、亚克隆和筛选过程。这种方法已经成功地找到了针对简单靶点的单克隆抗体,但在针对困难靶点时受到限制,因为融合永生化步骤通常会导致>90%的B细胞死亡,从而导致抗体序列多样性的显著丧失2。一旦失去这些候选细胞,研究人员就无法了解它们的特性或是了解应对未满足的医疗需求的潜力。
虽然B细胞测序省去了融合步骤,但仍远非理想。在对B细胞分选和测序之后,实验室缺乏必要的分析信息,难以抉择哪些候选物可以进入下一步研究。此外,表达后功能分析还包含了多种耗时的实验。在研究离子通道等困难靶点时,这些问题将变得更加复杂。离子通道是一个庞大的多聚膜蛋白家族,可使离子穿过细胞膜。它们存在于所有类型的细胞中,可调节电兴奋性、分泌、细胞迁移和基因转录等功能,这意味着它们在一系列生物过程和疾病机制中至关重要1。这使它们成为一个极具吸引力的治疗靶点,许多已获批准的离子通道调节剂(如氨氯地平、唑吡坦和阿普唑仑)都取得了巨大的商业成功就证明了这一点3。迄今为止,人类基因组中约400个已注明的离子通道基因中,只有少数几个是成为药物靶点1,因此开发更具影响力的离子通道治疗药物的机会显而易见。然而,释放这一潜力并非没有挑战。离子通道是跨膜蛋白,暴露在细胞外的表位区域非常小,这就抑制了抗体过程中的结合1。在生物制剂市场快速发展、竞争激烈的背景下,想要获得竞争优势的企业显然需要一种新的方法。
通过Beacon®平台获得更多优质hits
随着生物学技术的迅速发展,多数企业聚焦的靶点已经相对集中,针对离子通道、GPCR等困难但很有前景的靶点,利用本文上述的传统技术正面临难以纯化具有天然活性构象的蛋白、胞外区小且表位有限、序列高度保守同源性高等难点,整体上进展缓慢且有限。单B细胞技术作为新兴的抗体筛选方法,得益于其多样性和筛选通量优势,Beacon®抗体发现技术路线通过直接筛选浆细胞增加了针对困难靶点的成功率,来自多个项目的数据显示,针对困难靶点,在Beacon®上对浆细胞直接进行功能分析筛选,筛得的Hits数量是杂交瘤方法的10倍以上4。
传统的抗体发现技术不能实现对B细胞的功能性筛选,导致绝大多数筛得的抗体不能结合正确的表位或不具备预期的功能。而Beacon®抗体发现工作流程可通过多种分析方法对分泌抗体进行早期筛选,以分析单个浆细胞分泌的抗体的功能。通过将功能分析前置至筛选流程的起始阶段,Beacon®抗体发现工作流程可在一天内发现有效的离子通道抗体候选分子,并为研究人员提供所需的全部信息,以便他们在测序和重组表达后做出准确的先导分子筛选决定。基于Beacon®的抗体发现工作流程代表了抗体发现领域的一次技术革新。
这种将功能性筛选前置的策略不仅可以获取具有功能、更有潜力的Leads,更避免了测序和克隆无关的非功能性抗体序列的工作量,大幅节省下游重组表达验证的时间、劳动力和成本。
客户案例-困难靶点筛选
我们的用户MImAbs比较了Beacon®流程和杂交瘤方法在发现GPCR抗体方面的效率。在6次杂交瘤实验中,他们只筛得了一个hit, 而在Beacon®上他们筛得了84个hits。在重组表达后的药效验证实验中,由Beacon®筛得的大多数抗体分子的EC50远优于杂交瘤(HYB)筛得的分子(>10倍)。同时,在与猴抗原(cyGPCR)的交叉反应验证中,Beacon®筛得的2个抗体分子表现出了和人抗原相当的EC50活性。
在MImAbs的另一个离子通道靶点抗体开发项目中,该靶点为复杂的多分子聚合物结构,且面临着:1.靶点胞外区不包含N-末端及C-末端。2.靶点胞外区小且表位有限。3.通过杂交瘤路线无法筛选到阳性Hit等不利因素。在该项目中,用户通过尝试不同的免疫方式,配合Beacon®成功筛选出约30个阳性Hits,并通过流式细胞术和瞬时转染表达该靶点的细胞系验证了其中十余个抗体分子的细胞活性(后续实验进行中)。
Beacon®平台使研究人员能够始终将最好的细胞投入研究工作中,并在开发离子通道靶向分子的竞赛中处于领先地位。如果您对Beacon®抗体发现技术感兴趣,可通过以下方式与我们取得联系。
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官网:www.phenomex.com
相关阅读:
困难靶点不再困难 - GPCR靶点的筛选方法
参考文献:
Wilkinson, T. C., Gardener, M. J., & Williams, W. A. (2015). Discovery of functional antibodies targeting ion channels. Journal of biomolecular screening, 20(4), 454-467.
Pedrioli, A., & Oxenius, A. (2021). Single B cell technologies for monoclonal antibody discovery. Trends in immunology, 42(12), 1143-1158.
Pharmacology Education Project. Ion channels. (n.d.) Available at: https://www.pharmacologyeducation.org/pharmacology/ion-channels Last accessed: 2 March 2023
Genovac on Antibody Discovery. Going Where Hybridoma Can’t Available at: Genovac on Antibody Discovery – PhenomeX Last accessed: 13 July 2023
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