CRISPR新思路促进抗体药物的开发

如何快速从新抗体找到靶标抗原

近年来，治疗性抗体已经改变了癌症和自身免疫性疾病的治疗方法。现在，瑞典隆德大学(Lund University)的研究人员基于CRISPR-Cas9基因剪刀，开发了一种新的高效方法，可以促进抗体的开发。这项发现发表在《自然通讯》杂志上。

　　

治疗性抗体正在改变癌症和自身免疫性疾病的治疗方法。一个关键的挑战是找到针对新靶标的抗体。表型发现（Phenotypic discovery）可在无需事先指定分子靶标的条件下开发出具有治疗潜力的抗体，然而对表型发现的抗体进行确认其靶标（去卷积）仍然是一个瓶颈。

介绍
单克隆抗体（mAbs）已经显著改善了癌症和自身免疫疾病的治疗。然而，目前临床上使用的许多mAb都针对同一抗原，商业竞争的重点目前仅限于不超过十二种靶标，包括TNF-α，CD20，HER2，EGFR，VEGFA，PD-1 / PD-L1和IL6 / IL6R。

可以想象，人们对开发针对全新靶标的治疗性单克隆抗体有着非常浓厚的兴趣。这就导致了对表型发现（PD）策略的广泛兴趣。与传统的基于靶标的发现不同，表型发现（Phenotypic discovery）无需事先指定分子靶标即可搜索具有治疗潜力的单克隆抗体。在大多数治疗情况下，PD用于鉴定靶向某种相关细胞类型（例如癌细胞或免疫细胞亚群）的mAb。从技术上讲，PD可通过将细胞与抗体噬菌体展示文库共同温育，筛选能结合靶细胞的抗体来实现，随后鉴定单克隆抗体是否具有期望的功能（例如，细胞杀死或免疫细胞活化）。

虽然表型发现（Phenotypic discovery）原则上可以发现针对新目标的mAb，但多数研究人员会回避此类策略，为什么呢？一个关键的挑战是找到潜在抗体的靶标。由于mAb目标先验未知，因此需要在下游进行识别（解卷积，反卷积，deconvoluted）。现有的去卷积方法，主要是免疫沉淀和蛋白质文库过表达——是出了名的消耗时间和资源、还不可靠、并且难以随抗体的数目的增加实现规模化。因此，迫切需要有效的去卷积方法，以便于更广泛地使用PD，从而更快地开发基于抗体的药物。

在这项工作中，研究人员研究了高度平行的CRISPR / Cas9筛选是否可以有效地对抗体靶标进行去卷积。他们探索了一种用慢病毒sgRNA / Cas9文库转导抗原阳性测试细胞（即能与潜在目标抗体结合的细胞），以产生带有已知蛋白编码基因敲除的细胞池（pool）的方法。如果该文库包含针对编码抗体靶蛋白的基因的sgRNA，并且该基因对于测试细胞的存活不是必不可少的，可以预期：转导细胞池中将包含一个小的抗原阴性（如果完全敲除）或抗原弱（如果不完全敲除）亚群。对于带有靶蛋白表达所需基因的敲除作用的细胞，如伴侣蛋白，多聚体复合物中的伴侣蛋白或关键转录因子，可以预期抗体结合的丧失。因此，可以通过用目的抗体对转导的细胞进行染色，通过细胞分选富集抗原阴性细胞，并使用大规模平行测序来鉴定富集于这些细胞中的sgRNA序列，从而潜在地找到抗体靶标及其依赖性。 研究人员将这种方法应用于三个实际的表型发现项目中，从39种测试抗体中找到了38种（97％）抗体的靶标（反卷积），成功率远远高于现有方法，证明了其有效性。此外这种方法可以很好地扩展规模，需要的工作量更少，并且可以可靠地识别针对主要组织相容性复合物的抗体。研究结果将CRISPR / Cas9确立为一种高效的抗体靶标反卷积方法，对基于抗体的药物的开发具有直接的意义。

“许多抗体药物目前针对的是同一种分子，这有点限制。针对新分子的抗体可以让更多患者获得有效治疗，”隆德大学(Lund University)血液学和输血医学系博士生珍妮·马特森(Jenny Mattsson)说。

“使用CRISPR-Cas9基因剪刀，我们能够快速识别39个测试抗体中的38个目标分子。虽然我们确信这种方法是有效的，但我们对结果如此精确感到惊讶。在以前的方法中，即使是单一抗体也很难找到目标分子”，Jenny Mattsson说。

该研究项目由隆德大学、生物发明国际公司和战略研究基金会合作完成。研究人员的方法已经在BioInvent正在进行的研究项目中得到了实际应用。

“我们相信这种方法可以帮助抗体开发人员，并有希望对未来新的抗体药物的开发做出贡献。”Bjrn Nilsson教授总结道，他是这个项目的负责人。

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