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創(chuàng)新性高通量SPR技術(shù)加速生物治療藥物發(fā)現(xiàn)

閱讀:403      發(fā)布時(shí)間:2022-6-23
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治療性抗體是目前市場(chǎng)上增速較快的一類藥物,截止到2022年2月,已有109種抗體藥物獲得FDA批準(zhǔn)使用,包括93款單抗,4款雙抗以及12款A(yù)DC藥物,同時(shí)處于臨床階段的抗體藥超過(guò)了600種。連續(xù)8年,年復(fù)合增長(zhǎng)率超過(guò)10%,2021年抗體藥規(guī)模增長(zhǎng)更是達(dá)到了16.5%。目前抗體藥熱門靶點(diǎn)主要集中于腫瘤如PD1/PD-L1,BCMA,CD38等,自身免疫性疾病,如TNFα,Th17通路等,補(bǔ)體通路如C5,C3,C1s等,以及各種病毒的中和抗體等。如何在激烈的抗體藥市場(chǎng)爭(zhēng)得先機(jī),提升相關(guān)靶點(diǎn)治療性抗體的發(fā)現(xiàn)速度和效率,成為一個(gè)熱門的話題。

Carterra Bio是一家總部位于美國(guó)鹽湖城的創(chuàng)新技術(shù)公司,旨在加速和革新新型候選治療藥物的發(fā)現(xiàn)與開發(fā)。Carterra開發(fā)了用于單克隆抗體(mAb)表征的高通量LSA™儀器,僅需要傳統(tǒng)平臺(tái)1%的樣品消耗量及10%的時(shí)間,可實(shí)現(xiàn)100倍的檢測(cè)通量。LSA將微流控技術(shù)與實(shí)時(shí)免標(biāo)記分子互作檢測(cè)技術(shù)表面等離子體共振(SPR)以及先進(jìn)易用的數(shù)據(jù)分析和可視化軟件結(jié)合,*革新了治療性抗體的篩選和驗(yàn)證開發(fā)。LSATM平臺(tái)為使用者提供了與先進(jìn)的高通量抗體表達(dá)平臺(tái)的輸出相匹配的抗體發(fā)現(xiàn)與表征的通量和功能,使得所有的抗體在發(fā)現(xiàn)過(guò)程的早期即可得到快速全面的篩選和表征,從而確定治療性抗體*的表位和發(fā)現(xiàn)潛在的新型候選治療藥物,極大提升了發(fā)現(xiàn)和開發(fā)的效率及生產(chǎn)力。2022年,Carterra-Bio與PerkinElmer達(dá)成協(xié)議,由PerkinElmer全面負(fù)責(zé)LSA平臺(tái)在中國(guó)的技術(shù)和應(yīng)用推廣支持與售后及測(cè)試服務(wù),并且借助PerkinElmer專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室整合能力,將LSA平臺(tái)整合進(jìn)實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化系統(tǒng)及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),打造專業(yè)的自動(dòng)化治療性抗體發(fā)現(xiàn)和表征平臺(tái)及數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng),通過(guò)創(chuàng)新性的高通量SPR技術(shù)加速實(shí)驗(yàn)室抗體發(fā)現(xiàn)與表位表征分析,實(shí)現(xiàn)低成本高通量的檢測(cè)與篩選。

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1  高通量SPR平臺(tái)為治療性抗體藥物發(fā)現(xiàn)篩選帶來(lái)了革命性的變化,允許在開發(fā)早期即可將篩選和表征在同一步驟中完成。更快速發(fā)現(xiàn)治療性抗體及對(duì)功能性表位進(jìn)行表征,做出決策。

發(fā)現(xiàn)一個(gè)治療性抗體

抗體表位特異性屬于抗體固有的屬性,通常無(wú)法進(jìn)行設(shè)計(jì),所以一個(gè)具有適當(dāng)特性的抗體主要通過(guò)經(jīng)驗(yàn)性表達(dá)篩選得到。

現(xiàn)代抗體表達(dá)技術(shù)可以產(chǎn)生大量的克隆,以滿足發(fā)現(xiàn)管線及找到合適的抗體藥物的可能性,該抗體既需要在治療疾病方面有很好效果,還需要具有足夠的差異性以確保知識(shí)產(chǎn)權(quán),這些抗體的儲(chǔ)備可以被視為制藥公司的寶貴資產(chǎn)。

篩選和分類大型抗體庫(kù),找到并確認(rèn)具有治療潛力的抗體,需要詳細(xì)表征靶標(biāo)和候選抗體之間的分子水平結(jié)合作用。這種抗體篩選越早在抗體庫(kù)中進(jìn)行越好,以確認(rèn)其功能范圍。評(píng)估抗體庫(kù)的表位覆蓋率也是至關(guān)重要的,結(jié)合其他方法的研究數(shù)據(jù),(可以參考Carterra與PerkinElmer的聯(lián)合講座,可在默存學(xué)院中進(jìn)行觀看),還可以幫助研究確認(rèn)相關(guān)抗體的作用機(jī)制(MOA)。

抗體篩選的歷史與現(xiàn)狀

常規(guī)使用的一些高通量檢測(cè)方法(如ELISA和FACS)常用于初步的篩選,將一大堆候選抗體縮減到一些可很好管理的子集,然后在使用分子互作的金標(biāo)準(zhǔn)低通量高信息含量的SPR進(jìn)行驗(yàn)證。這樣的過(guò)程非常費(fèi)時(shí)費(fèi)力,并且步驟繁冗,也很難自動(dòng)化。而且會(huì)忽略原始抗體庫(kù)庫(kù)的全部表位和動(dòng)力學(xué)的多樣性,從而漏掉具有潛力的抗體;此外可能會(huì)選擇到大量次優(yōu)的克隆而錯(cuò)過(guò)*佳潛在抗體或過(guò)早地從庫(kù)中剔除掉這些抗體。

Carterra LSA平臺(tái)則通過(guò)高通量SPR解決了這樣的問(wèn)題,使得早期即可在同一步驟中完成篩選和表征。通過(guò)將SPR的能力擴(kuò)大到超過(guò)傳統(tǒng)SPR平臺(tái)的一個(gè)數(shù)量級(jí)或更多(圖2),Carterra LSA可同時(shí)進(jìn)行數(shù)百種不同抗體并行高分辨率和高通量的相互作用分析。使得SPR不僅僅是用于驗(yàn)證和表征,更可以在藥物發(fā)現(xiàn)早期就大顯身手,極大提升發(fā)現(xiàn)速度和效率,以往需要幾個(gè)月時(shí)間的過(guò)程可縮短到三周內(nèi)進(jìn)行。

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2 與傳統(tǒng)SPR平臺(tái)相比,Carterra LSA將SPR的能力擴(kuò)大了一個(gè)數(shù)量級(jí)或更多。Carterra LSA可以同時(shí)測(cè)定384個(gè)抗原、抗體相互作用的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù),而其他SPR平臺(tái)則一次只能產(chǎn)生8個(gè)(藍(lán)框)或32個(gè)(綠框)抗原、抗體結(jié)合相互作用的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)。

LSA通過(guò)先進(jìn)的微流控系統(tǒng)還提供了極小的樣品消耗和高檢測(cè)靈敏度的優(yōu)勢(shì),并兼容多種樣品類型(血清,細(xì)胞上清,裂解液等)使得LSA更適合于早期研究和發(fā)現(xiàn)以及后期的表征。通常研究早期需要檢測(cè)大量的克隆,而單個(gè)克隆表達(dá)的抗體量比較有限,并且可能純化不易或成本高昂。

高通量SPR技術(shù)使得研究人員在早期即可評(píng)估抗體狀況,對(duì)靶標(biāo)抗原和大量候選抗體之間的結(jié)合相互作用進(jìn)行詳細(xì)研究分析比較,得到結(jié)論,作出決策并快速進(jìn)入到下一步的研究中。

結(jié)合動(dòng)力學(xué)親和力分析與表位聚類及作圖

通常均需要了解一個(gè)抗體如何結(jié)合抗原靶標(biāo),哪些因素會(huì)影響其作用機(jī)制、藥效和藥代動(dòng)力學(xué),SPR技術(shù)則是檢測(cè)抗體抗原相互作用的結(jié)合動(dòng)力學(xué)和親和力數(shù)據(jù)的金標(biāo)準(zhǔn)的生物物理方法,但傳統(tǒng)的方法是低通量的,常被用于驗(yàn)證或二次篩選。Carterra LSA則是一個(gè)高通量SPR平臺(tái),在抗體庫(kù)初步篩選時(shí)即可發(fā)揮作用,得到動(dòng)力學(xué)及親和力數(shù)據(jù)。

抗體的競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合測(cè)定可用于將抗體組織成表位家族或分類,以幫助發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)抗體以及更好的理解抗體作用機(jī)制。Carterra LSA平臺(tái)改變了分組模式,可以在最小樣品消耗條件下,快速對(duì)大量抗體進(jìn)行多方位的表位分組分析。例如可同時(shí)對(duì)384種抗體以384x 384的檢測(cè)模式進(jìn)行表位分析,在一次運(yùn)行中,每個(gè)抗體消耗不到10ug,檢測(cè)完畢可產(chǎn)生超過(guò)14萬(wàn)個(gè)成對(duì)的相互作用的數(shù)據(jù)及可視化圖表便于進(jìn)行聚類分析。

得到的結(jié)合相關(guān)參數(shù),如動(dòng)力學(xué)、親和力和表位特異性,則為研究人員提供了一個(gè)全面的勾畫信息圖,指導(dǎo)決定哪些抗體可以進(jìn)入下一步研究,以迅速聚焦到具有有潛力和價(jià)值的抗體上。由于目前許多制藥公司均聚焦在同樣的靶標(biāo)上,因此越快速高效篩選得到相應(yīng)的治療抗體,越快速進(jìn)入到臨床,決定了商業(yè)前景和未來(lái)。

多參數(shù)表位聚類分析及作用機(jī)制揭示(MOA)

闡明任何新型藥物(包括治療性抗體)的作用機(jī)制(MOA)均非常重要,有以下一些原因:

幫助研究者做出更明智的選擇和決定,對(duì)藥物的安全性和有效性都有影響;

幫助預(yù)測(cè)病人對(duì)某一特定治療具有反應(yīng)的可能性;

對(duì)藥物組合做出更好的判斷,以減少耐藥性的風(fēng)險(xiǎn)、毒性/副作用的可能性和治療失敗的風(fēng)險(xiǎn);

突出重要的分子相互作用的目標(biāo),以便進(jìn)一步開發(fā)其他藥物

識(shí)別具有潛在價(jià)值和商業(yè)潛力的新型作用機(jī)制(MOA)

LSA平臺(tái)進(jìn)行多參數(shù)表位聚類分析的過(guò)程中,將表位分類數(shù)據(jù)與其他正交實(shí)驗(yàn)(如PerkinElmer的AlphaLISA)的數(shù)據(jù)相結(jié)合,可用于構(gòu)建一組測(cè)試中抗體的高信息度指紋圖譜,并評(píng)估其治療潛力。Carterra LSA平臺(tái)提供了高通量、高數(shù)據(jù)質(zhì)量和多參數(shù)檢測(cè)能力,以便為作用機(jī)制(MOA)提供全面的表位聚類研究。專門設(shè)計(jì)的分析軟件可以同時(shí)分析其他正交實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果,例如中和實(shí)驗(yàn)、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)或突變研究數(shù)據(jù),并與表位分類的結(jié)果合并,以顯示詳細(xì)的指紋特征。這種方法提供了一種與功能和作用機(jī)制相關(guān)的模式來(lái)評(píng)估一組感興趣抗體的特征,從而得到從抗體庫(kù)到先導(dǎo)抗體的指引和選擇。

在同一實(shí)驗(yàn)步驟中結(jié)合抗體篩選和詳細(xì)表征,使研究人員能夠分析和篩選比過(guò)去大幾個(gè)數(shù)量級(jí)的抗體庫(kù),也避免了使用ELISA等手工方式進(jìn)行初步篩選的過(guò)程,有利于識(shí)別需要經(jīng)過(guò)抗體工程最少設(shè)計(jì)改造的各種非常類似的抗體并找到其中*佳的同一個(gè),從整體上加速了從抗體庫(kù)到先導(dǎo)抗體的過(guò)程,也有更大機(jī)會(huì)和可能篩選得到具有*高商業(yè)潛力和臨床成功潛力的抗體克隆的機(jī)會(huì)。

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目前已采用高通量SPR技術(shù)的LSA平臺(tái)的藥物研發(fā)公司已受益于更快速高效的抗體篩選流程,并減少失敗的風(fēng)險(xiǎn),過(guò)去一年中許多不同亞型病毒中和抗體的快速發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)證已經(jīng)證實(shí)了這一點(diǎn)。期待下一個(gè)有機(jī)會(huì)發(fā)現(xiàn)新型高效抗體治療藥物的公司就是您的公司!期待能夠誕生下一個(gè)抗體藥王Humira的可能性!

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