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章美云/徐建青团队联合开发高效筛选G蛋白偶联受体拮抗剂和激动剂抗体的平台

【摘要】:
G蛋白偶联受体(Gprotein-coupledreceptor,GPCR)家族是最庞大的膜蛋白家族,也是很多疾病的重要靶点,大约三分之一FDA批准的药物都与GPCR相关。
  G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor, GPCR)家族是最庞大的膜蛋白家族,也是很多疾病的重要靶点,大约三分之一FDA批准的药物都与GPCR相关。然而,GPCR的结构特殊性以及低免疫原性等特点给其功能抗体的筛选带来了极大的挑战。目前,仅有两个靶向GPCR的抗体药物被批准上市,其中一个为抗体拮抗剂, 另一个为结合抗体。杂交瘤和噬菌体表面展示是两种广泛应用的单克隆抗体筛选技术,这两类筛选方法都是基于抗原抗体的结合能力,筛选出与抗原亲和力高的抗体。然而,对于GPCR这类靶点,基于结合能力的筛选方法往往很难成功分离到有功能的抗体,分离到抗体激动剂更是极为困难。
  2020年3月26日,安进亚洲研发中心章美云博士团队与复旦大学生物医学研究院&威尼斯平台登录徐建青教授团队联合在Nature子刊Communications biology 杂志上发表了题为 Function-based high-throughput screening for antibody antagonists and agonists against G protein-coupled receptors 的文章,开发了基于功能筛选GPCR抗体拮抗剂和激动剂的高效方法,并首次从抗体文库中筛选到了GPCR的单域抗体激动剂。
  在本研究中,研究团队通过糖脂磷脂酰肌醇锚定的形式,利用慢病毒转导细胞,将抗体展示在表达靶点的报告细胞表面,实现了抗体基因型和功能表现型在同一细胞内的统一,进而建立了一个基于功能直接筛选抗体拮抗剂或激动剂的高通量GPCR抗体筛选方法。以Apelin受体APJ为模型靶点,研究团队将单域抗体免疫文库构建到慢病毒载体中,通过病毒转导β-arrestin报告细胞,构建了细胞表面抗体展示文库;并基于β-arrestin报告系统对细胞抗体文库进行分选,通过富集阳性的功能细胞和单细胞克隆筛选,成功分离得到了一系列APJ的抗体拮抗剂和一个抗体激动剂,这些抗体分别识别五种不同的抗原区域。而在同一抗体文库中,研究团队前期利用噬菌体展示的方法仅筛选到了识别显性表位的抗体拮抗剂,并没有筛选到任何抗体激动剂。由此可见,与基于结合筛选方法相比,直接基于功能的筛选方法在分离靶点特异功能抗体方面更为有效。
  受体激活后的β-arrestin蛋白招募在GPCR中普遍存在,并不受限于下游G蛋白(Gs、Gi、G12/13或Gq)的种类。因而,本研究建立的基于β-arrestin报告系统的筛选方法适用于大多数GPCR靶点,大大地提高了筛选GPCR抗体拮抗剂和激动剂的效率,有助于推进GPCR治疗性抗体药物的开发进程。此外,对于非GPCR的靶点,只要有适用于细胞分选的报告系统,此方法也同样适用。随着高通量测序技术的发展,基于功能的筛选方法结合深度测序技术,可以深度挖掘和收集功能抗体的基因,这将大大提高功能性抗体开发的通量。
 

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