APSB |乐鱼电竞下载开发出糖链定点偶联新策略实现定点ADC化合物的“一步”制备

  抗体药物偶联物(Antibody-Drug Conjugates,ADCs)通过化学连接将细胞毒素连接至抗体,利用抗体的靶向作用实现毒素对肿瘤的特异性杀伤。通过定点偶联技术得到的ADC化合物相比随机偶联具有更好的治疗指数,是目前ADC领域的研究热点之一。
  Fc结构域N297位是抗体保守的糖基化位点,在该位点引入细胞毒素形成的糖链定点ADC化合物(glycosite-specific ADCs, gsADCs)具有不影响抗原结合、稳定性更好等优势,近年来受到广泛关注。目前,已报导的糖链定点偶联策略首先需要对抗体进行糖工程改造,通过糖基转移酶或糖苷内切酶在糖基化位点引入生物正交基团,进一步通过生物正交反应偶联毒素,从而实现糖链定点ADC的制备(如图1所示)。整个过程往往需要2-3种酶的参与,3-4步的反应,底物合成复杂且依赖于生物正交反应,阻碍了糖链定点ADC药物系统性的构效关系研究。
  为解决上述关键问题,中科院乐鱼电竞下载黄蔚课题组开发了新颖的糖链定点ADC制备策略。基于新颖截短型糖结构的药物-连接子和野生型糖苷内切酶Endo-S2,将小分子细胞毒药物“一步”定点连接到抗体糖基化位点,实现糖链定点ADC化合物的制备。该研究成果于2021年12月24日以“One-step synthesis of site-specific antibody-drug conjugates by reprogramming IgG glycoengineering with LacNAc-based substrates”为题发表在《药学学报》英文刊(Acta Pharmaceutica Sinica B)上。
  研究人员首先筛选了一系列糖底物和糖苷内切酶,发现野生型糖苷内切酶Endo-S2可以将二糖底物LacNAc转移至去糖抗体N297位糖基化位点,且LacNAc半乳糖6号位唾液酸化修饰不影响Endo-S2的转糖基化活性(如图2A所示)。由于Endo-S2本身是非常强的特异性水解抗体N297位点不均一N-糖链的水解酶,而研究发现其可以催化LacNAc转移至糖基化位点,同时丧失对LacNAc修饰抗体的糖链水解活性。这表明Endo-S2和LacNAc的组合可以直接实现野生型抗体的糖基化改造,且Endo-S2对多样化LacNAc修饰的兼容性,可以高效获得多样性功能修饰的岩藻糖化或去岩藻糖化的糖工程抗体(如图2B所示),以及实现抗体的内吞成像研究及糖链延伸等功能化研究。
  研究人员进一步利用叠氮化修饰的LacNAc底物实现了抗体糖基化位点的“一步”叠氮化修饰,并通过点击化学反应偶联药物-连接子BCN-Lys(PEG)24-VC-PAB-MMAE,“两步”制备得到定点ADC化合物gsADC-1。此外,研究人员直接在LacNAc半乳糖6号位偶联毒素MMAE,获得LacNAc-VC-PAB-MMAE复合物,并在Endo-S2的催化下直接实现了MMAE连接至抗体糖基化位点,“一步”获得了均一性的糖链定点ADC化合物gsADC-2。高分辨质谱分析、疏水相互作用分析(HIC)、聚集稳定性分析(SEC)测试显示,上述两种策略获得的糖链定点ADC化合物具有非常好的结构均一性(drug to antibody ratio,DAR=2)、亲水性和体外稳定性,获得的ADC化合物具有很强的体外肿瘤抑制活性。同时,在NCI-N87肿瘤模型中,相比阳性对照ADC化合物(DAR=3.5)及前期寡糖链定点ADC化合物(DAR=4),该策略研发的糖链定点ADC化合物(DAR=2)在低载药量的情况下依然具有更强的体内肿瘤抑制活性。上述研究体现了基于截短型连接子LacNAc形成的糖链定点ADC化合物不仅具有更好的工艺优势,也具有显著的药效优势。除研究使用的曲妥珠单抗外,策略同样适用于其它治疗性单抗、双特异性抗体及Fc融合蛋白。
  综上所述,研究人员基于截短型糖连接子LacNAc和糖苷内切酶Endo-S2,实现了野生型抗体的“一步”糖基化改造,并建立了糖链定点ADC化合物的“一步”制备策略。该策略克服了传统“两酶三步”糖链定点ADC制备策略的限制,实现了小分子细胞毒药物的“一步”定点组装,避免了对生物正交反应的依赖,同时该策略的工艺优势将促进糖链定点ADC药物系统的构效关系研究,有利于推动定点ADC药物的深入发展。
  乐鱼电竞下载博士后施伟为本文的第一作者,乐鱼电竞下载黄蔚研究员、唐峰副研究员为本文共同通讯作者。同时,该工作还获得乐鱼电竞下载宫丽崑研究员、李铁海研究员及聊城大学范树泉老师的帮助。该研究得到了国家自然基金委、上海市科技重大专项、中科院特别研究助理计划、山东省自然科学基金等项目的资助。
全文链接:
 

图1. 糖链定点ADC化合物制备策略

图2. 糖底物及糖苷内切酶的筛选及抗体的多样性糖工程改造。A,糖底物及糖苷内切酶的筛选;B,LacNAc的衍生化及抗体的糖工程改造。

图3. 基于LacNAc和Endo-S2的糖链定点ADC化合物制备。A-B,糖链定点ADC化合物的“一步”和“两步”制备策略;C,疏水相互作用色谱(HIC)显示出该策略制备的定点ADC化合物均有很好的结构均一性;D,分子排阻色潽(SEC)显示出该策略制备的定点ADC化合物具有很好的稳定性;E,定点ADC化合物对SK-Br-3细胞的体外抑制曲线;F,ADC化合物对NCI-N87移植瘤的体内肿瘤抑制曲线;G,小鼠体重曲线;H,治疗周期结束后肿瘤照片。