抗体寡核苷酸偶联物（AOC）是一类由抗体和治疗性寡核苷酸药物通过连接子偶联而成的生物药物。通过偶联抗体，不仅赋予了寡核苷酸药物特异性精准肝外递送的能力，同时借助抗体受体相互作用介导的内吞途径，极大提高了寡核苷酸药物细胞内递送的效率。虽然AOC在特异性基因靶向治疗方面体现了诸多优势，但同时也存在一些潜在的缺点和挑战。诸如寡核苷酸抗体偶联比不一致带来的样品均一性的挑战，寡核苷酸偶联带来的样品稳定性的挑战以及现有单基因治疗无法满足多基因诱导的复杂性疾病治疗需求的不足。
图1:MAOC的设计及其组成
针对以上问题，安升（上海）医药科技有限公司与中国科学院上海有机化学所生物与化学交叉中心周界文教授、浙江大学潘利强教授合作，设计了一种新颖的自组装、模块化、文库式抗体寡核苷酸偶联物技术——Modular AOC (MAOC)。该技术采用模块化的药物设计，每个模块包括一个L-DNA序列和用于受体结合的单域抗体(sdAb)或用于基因靶向的寡核苷酸，借助L-DNA精准碱基互补配对的特性，实现抗体模块和寡核苷酸模块的自组装。这种设计不仅极大地降低了抗体寡核苷酸偶联物制备的难度，使得精准控制抗体和寡核苷酸的比例变得简单，也使得复杂的多抗体和多基因靶向灵活组合变得轻而易举。
图2:抗TfR1 VHH与TfR1的复合物结构揭示独特抗原表位
作者通过羊驼免疫以及酵母展示技术筛选获得了靶向抗转铁蛋白受体1 (TfR1)的单域抗体以及靶向白蛋白（SA）的单域抗体；通过冷冻电镜技术解析了首个抗体/TfR1复合物结构，并结合配体竞争实验，发现抗TfR1纳米抗体不与任何内源性TfR1配体竞争结合，且具备人源和猴源TfR1抗原结合活性。以杜氏肌营养不良（DMD）适应症为例，运用MAOC技术平台通过精准自组装获得了单基因靶向的MAOC-001和双基因靶向的MAOC-002分子。通过高分辨激光共聚焦显微镜成像技术发现MAOC可通过转铁蛋白受体实现高效率入胞，并释放寡核苷酸高效入细胞核。在hTfR1转基因小鼠模型中，MAOC在肌肉细胞或组织内实现exon 23单外显子跳跃以及exon 22和exon 23双外显子同时跳跃的能力，且外显子跳跃效果均明显优于现有的寡核苷酸药物形式。
综上所述，该工作开发了一种具有成药潜力的抗体寡核苷酸偶联物技术平台，提供了一种快递筛选抗体组合和基因组合的新思路，有望应用于复杂的多基因调节相关疾病的药物开发。
此工作共同第一作者为安升（上海）医药科技有限公司的周柳娟工程师，浙江大学药学院博士研究生毕洁和浙江大学冷冻电镜中心常圣海博士，通讯作者是上海有机化学所生物与化学交叉中心周界文教授、浙江大学张兴教授和潘利强教授。浙江大学冷冻电镜中心张兴教授和常圣海博士为解析anti-TfR1 VHH/TfR1复合物结构提供了帮助。
论文信息
Self-Assembled Antibody-Oligonucleotide Conjugates for Targeted Delivery of Complementary Antisense Oligonucleotides
Liujuan Zhou, Jie Bi, Shenghai Chang, Zhaoshuai Bai, Junqi Yu, Ruru Wang, Zhihang Li, Prof. Dr. Xing Zhang, Prof. Dr. James J. Chou, Prof. Dr. Liqiang Pan
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202415272
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