【图片讲解】TCE双抗【削弱CD3亲和力】,为什么需要快速的解离速率kd?而不是缓慢的结合速率ka?

文摘   2024-12-09 16:14   新加坡  

下文预告:如果TCE双抗有两个anti-CD3的臂,会使免疫细胞互相攻击么?从亲和力的结合速率ka来探讨。


~本~文~提~要~

对于TCE双抗:

【1】为什么通过加快解离速率kd,来削弱anti-CD3亲和力?

【2】为什么不能强化anti-CD3亲和力?

【3】为什么不通过减慢结合速率ka,来削弱anti-CD3亲和力?


1.1【细胞与TCE双抗】

TCE (T cell engager)双抗被用于连接肿瘤细胞与T细胞。

↓ ↓ ↓ 下图左侧:肿瘤细胞表面,有肿瘤相关抗原(TAA)。

↓ ↓ ↓ 下图右侧:T细胞表面有CD3ɛ。

↓ ↓ ↓ 下图:双抗(BsAb)为1+1 Format,既抗TAA,又抗CD3。


1.2【BsAb亲和力】
↓ ↓ ↓ 下图左侧:Anti-TAA端为慢解离,即持续结合。
↓ ↓ ↓ 下图右侧:Anti-CD3端为快解离,即短暂结合。

1.3【BsAb遇到细胞】
↓ ↓ ↓ 下图左侧:BsAb遇到肿瘤细胞,并牢固结合TAA。BsAb的绿色ani-CD3端,准备与CD3结合。
↓ ↓ ↓ 下图右侧:BsAb遇到T细胞,并结合CD3,但由于解离迅速,每个BsAb只能短暂停留。呈现出“迎来送往”的景象。如果抓拍任一时刻快照,只能看到1个BsAb在T细胞表面。

1.4【细胞和细胞】
↓ ↓ ↓ 下图:右侧T细胞,前去结合左侧肿瘤细胞。

1.5【细胞初遇细胞】
↓ ↓ ↓ 下图:一个BsAb连接起两个细胞,这个连接是暂时的,因为红色箭头的结合,其解离速率很快,相当于倒计时。

1.6【倒计时】
↓ ↓ ↓ 下图:在解离倒计时之内,左侧的【TAA+BsAb】复合物,与右侧的【CD3】,如果刚好随机移动到两细胞交界面,很容易形成【TAA+BsAb+CD3】,就暂时无法逃离,此处相当于一个陷阱。

1.7【消灭肿瘤细胞】
↓ ↓ ↓ 下图:在局部形成多个【TAA+BsAb+CD3】连接,才能进而形成免疫突触。然后T细胞消灭肿瘤细胞。

↓~假~如~CD3~强~结~合~
2.1【假如强结合CD3】
↓ ↓ ↓ 下图左侧:有一个其他的免疫细胞,表面表达了FcγR受体(CD16、CD32、CD64)。这个免疫细胞也处于“迎来送往”的状态,与体内各种抗体短暂结合。FcγR受体与抗体Fc之间,大都也是弱亲和力。
↓ ↓ ↓ 下图右侧:T细胞表面牢固结合了很多BsAb
↓ ↓ ↓ 下图:左右两个免疫细胞相遇并结合。两侧细胞膜紧密贴合,导致两种免疫细胞表面各种免疫受体,互相结合成功的概率(即结合速率ka)大大增强,可谓是免疫受体结合的狂欢,免疫激活与免疫抑制共同迸发。引燃细胞因子风暴(CRS),直到这时,T细胞可能都还没遇见肿瘤细胞的TAA呢。
Q:那把Fc Silencing突变,比如LALA突变等方案,可以么?
A:Fc沉默突变,通常无法彻底消除抗体与FcγR的亲和力,实验依然能检测到很弱的结合信号。只要连接点足够多,即结合价数足够多(Multivalent),很弱的亲和力也能使两个细胞连接。

↓~假~如~CD3~强~结~合~
2.2【假如强结合CD3】
↓ ↓ ↓ 下图:BsAb牢固结合肿瘤细胞,BsAb也牢固结合T细胞。在BsAb浓度过量的情况下,两种细胞却无法结合,即Bell-Shape曲线的问题。

↓~所~以~需~要~CD3~弱~结~合~
3.1【所以弱结合CD3】
↓ ↓ ↓ 下图:在某一时刻,T细胞表面只有一个BsAb,左侧FcγR与右侧BsAb之间虽有弱结合,但会迅速解离,不会产生实质性影响。

↓~为~何~不~减~慢~结~合~
3.2【亲和力"稳"字当先】
Q:本文通过加快解离速率kd,来削弱anti-CD3亲和力。那换个思路,通过减慢结合速率ka,来削弱anti-CD3亲和力,是不是一样呢?
A:↓ ↓ ↓ 下图,本文曾提及:“如果抓拍任一时刻快照,只能看到1个BsAb在T细胞表面”。需要有快速的解离速率kd,才能产生这种稳态steady state的效果。
A:↓ ↓ ↓ 下图,从结合曲线上观察,把结合阶段时间延长。
对于绿色的快速解离,任意浓度下,很快就会形成这种稳态steady state的效果。结合阶段其实是结合动作与解离动作同时在发生。新结合的分子与新解离的分子,刚好在binding signal上互相抵消。
对于橙色的缓慢结合,只要结合阶段时间足够长,binding signal会持续上升。
(如下绿色与橙色曲线,有相同的KD与样品浓度)
4.【大自然让FcγR单价结合】
↓ ↓ ↓ 下图:红色是CD64,是FcγR之中一种受体。黄与绿是抗体重链,白色是抗体轻链。CD16、CD32也结合于相同位点。
(ProA、ProG、FcRn与抗体Fc都是二价结合,即一个Fc Dimer能结合两个ProA。但FcγR、C1q都是单价结合)
↓ ↓ ↓ 下图:假如强行让一个白色Fc,结合红与蓝两个CD64,那红与蓝之间会有空间位阻。说明:Fc只能结合一个CD64。
大自然为什么要让抗体单价结合FcγR呢?假设是二价结合,那表达FcγR的免疫细胞,很容易就与路过的抗体形成二价结合,免疫细胞表面将铺满抗体
即猴子香蕉视频的二价结合12~15分钟猴子香蕉

5.【CD3检测KD踩坑】
前文链接:
《抗体设计如何进阶?首先深入理解亲和力》

6.【亲和力KD=kd÷ka】
如果只知道亲和力KD数值,而没有结合速率ka,也没有解离速率kd,其实很难猜测抗体具体性质。尤其是对于anti-CD3的设计,其亲和力很关键。
Lim, KyoungSoo et al. “Clinical Pharmacology Strategies for Bispecific Antibody Development: Learnings from FDA-Approved Bispecific Antibodies in Oncology.” Clinical pharmacology and therapeutics vol. 116,2 (2024): 315-327. doi:10.1002/cpt.3308
在这篇Review中,作者辛苦搜集了各个亲和力KD,其中很多KD数据极难查找。在很多其他Review中,都并未展示亲和力相关数据。

【~放~映~结~束】~ 【感~谢~观~看~】

Q:小编写本文,是打算重点推荐TCE双抗么?

A:小编优先推荐双抗ADC设计。前文链接如下:

《传奇生物亲和力启示》 《传奇生物亲和力续篇》

↓双抗ADC,亲和力设计:

灰色:快结合、快解离     黄色:慢结合、慢解离
双抗ADC两步结合优势:TME的肿瘤细胞高表达靶点A与B,靶点A在健康器官1中也有表达,靶点B在健康器官2中也有表达。双抗只有先结合靶点A,才能再结合靶点B。两步验证后,才启动攻击。

【历史文章】与 【视频目录】
【链接】抗原:重组蛋白设计——优雅新思路(基于外显子Exon)【GIF动图】
【 ▶▶视频传奇生物CAR-T启示 (续篇1), 【双抗设计】新思路
【链接】抗体结构生物学 - 动画小片段(1.5分钟)

【链接】Tissue Factor靶点调研(结构生物学)应用AlphaFold3

【链接】Claudin18.2靶点调研(结构生物学)应用AlphaFold3

【链接】2024.08.11【文章汇总目录】(及CD47双抗设计)

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【第一集】(手动跳至9分钟)
09~11分钟……抗体结合并非越强越好!……靶蛋白
11~12分钟……亲和力就好像磁力吸附!……小磁球
12~15分钟……弱亲和力抗体优势是啥?……猴子香蕉
19~22分钟……双抗居然还能这样设计?……创新惊艳
35~38分钟……掩蔽肽亲和力有点复杂!……酶切抗体
【第二集】(手动跳至9分钟)
09~12分钟……亲和力其实是两个阶段!……牛仔绵羊
12~13分钟……问题:调节双抗亲和力?……两种靶点
13~14分钟……答案一:减慢结合速率!……精准靶向
14~15分钟……答案二:加快解离速率!……避免毒性
15~16分钟……抗体命运竟由概率决定?……微观世界
16~18分钟……写个程序虚拟双抗结合!……数学概率
18~19分钟……测个亲和力咋就这么难?……文献纠错
【第三集】(手动跳至8分钟)
08~09分钟……ATP抗体设计得像机械!……遮挡遮挡
09~10分钟……ATP抗体亲和力真复杂!……旋转旋转
10~11分钟……有浓度差就能设计抗体!……小冤家1

24~25分钟……【Proposal】纯化…高通量筛选抗体!



Q: 多位朋友问小编:这个公众号是由小编一个人写的么?

A: 是的,这个公众号是小编我一个人写的。四集抗体长视频也是小编一个人制作的

胖猫的生命科学札记
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