加速新藥研發(fā)，“X-Gen AI新藥發(fā)現(xiàn)與設(shè)計(jì)研究中心”成果在PLOS Computational Biology發(fā)表
2024-03-29
近日，熱景生物“X-Gen AI新藥發(fā)現(xiàn)與設(shè)計(jì)研究中心”在生物信息學(xué)與計(jì)算生物學(xué)領(lǐng)域高影響力經(jīng)典期刊PLOS Computational Biology上發(fā)表了題為“A Dual Computational and Experimental Strategy to Enhance TSLP Antibody Affinity for Improved Asthma Treatment” 的論文（doi: 10.1371/journal.pcbi.1011984）。“X-Gen AI新藥發(fā)現(xiàn)與設(shè)計(jì)研究中心”聯(lián)合培養(yǎng)博士生呂祎彤為論文第一作者，許立達(dá)研究員為論文主要通訊作者，北京化工大學(xué)喻長遠(yuǎn)教授為共同通訊作者，舜景生物孫志偉總經(jīng)理為該套流程的搭建提供了極其重要的指導(dǎo)。
該研究搭建了一條計(jì)算輔助抗體親和力成熟的路線，能夠有效預(yù)測(cè)關(guān)鍵氨基酸，并利用這些預(yù)測(cè)結(jié)果指導(dǎo)抗體的定向突變。沿著這個(gè)開發(fā)路徑，該團(tuán)隊(duì)成功獲得靶向胸腺基質(zhì)淋巴細(xì)胞生成素的高親和力抗體，有效縮短實(shí)驗(yàn)中抗體親和力成熟的時(shí)間。該成果受到審稿人的一致好評(píng)，認(rèn)為本研究為提升靶向性治療抗體的開發(fā)技術(shù)提供了重要的方法（“This research has important implications for promoting the development of targeted therapeutic antibodies”），審稿意見也同步在期刊網(wǎng)站上公開。
來源于上皮細(xì)胞的細(xì)胞因子胸腺基質(zhì)淋巴生成素（thymic stromal lymphopoietin，TSLP）參與哮喘炎癥通路的啟動(dòng)。帶正電荷的TSLP與胸腺基質(zhì)淋巴生成素受體（TSLPR）形成二元復(fù)合物，隨后與白細(xì)胞介素-7受體α鏈（IL-7Rα）結(jié)合形成三元復(fù)合物，該復(fù)合物在共表達(dá)TSLPR和IL-7Rα的細(xì)胞中通過STAT5通路激活信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，導(dǎo)致炎性細(xì)胞因子的釋放。因此，靶向TSLP及其信號(hào)通路的抗體藥物被認(rèn)為是治療哮喘的有效策略。
該研究從全人源合成抗體庫中篩選出一株特異性靶向TSLP的抗體T6，隨后采用建模對(duì)接的方法對(duì)T6與TSLP的復(fù)合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)模擬，以進(jìn)一步了解它們之間的相互作用，然后通過實(shí)驗(yàn)丙氨酸掃描技術(shù)，確定了抗體與TSLP結(jié)合界面上的關(guān)鍵氨基酸，用以驗(yàn)證通過對(duì)接得到的抗原-抗體復(fù)合物結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性。
圖1：TSLP-T6復(fù)合物結(jié)構(gòu)分析。(A) ELISA實(shí)驗(yàn)測(cè)定AMG157與T6抗體的結(jié)合表位；(B) TSLP-T6復(fù)合物結(jié)構(gòu)；(C) TSLP-T6作用力分析
使用計(jì)算工具預(yù)測(cè)關(guān)鍵氨基酸的突變對(duì)抗體-抗原結(jié)合親和力的影響，并根據(jù)一些規(guī)則對(duì)得到的突變方案進(jìn)行進(jìn)一步的篩選，選擇具有潛在增強(qiáng)親和力的突變方案交由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。最終，一共經(jīng)過兩輪突變，該團(tuán)隊(duì)成功提高一株靶向胸腺基質(zhì)淋巴細(xì)胞生成素抗體的親和力，并優(yōu)于市面上對(duì)照抗體AMG157。該套流程有效縮短實(shí)驗(yàn)中抗體親和力成熟的時(shí)間。
圖2：L49Y動(dòng)力學(xué)模擬分析圖。(A) L49Y模擬過程RMSD圖；(B) L49Y重鏈模擬RMSF圖；(C) L49Y輕鏈模擬RMSF圖；(D) T6-TSLP相互作用分析圖；(E) L49Y-TSLP相互作用分析圖
圖3：抗體阻斷實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖
該研究結(jié)果充分展示了計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在加速抗體親和力成熟方面的潛力，通過將計(jì)算方法與實(shí)驗(yàn)方法相結(jié)合，我們成功地縮短了抗體親和力成熟的時(shí)間，并降低了實(shí)驗(yàn)成本。同時(shí)，這一成果為未來針對(duì)TSLP相關(guān)疾病的靶向治療抗體的開發(fā)提供了思路。
