加速新藥研發(fā)，“X-Gen AI新藥發(fā)現與設計研究中心”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)現與設計研究中心”在生物信息學(xué)與計算生物學(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)現與設計研究中心”聯(lián)合培養博士生呂祎彤為論文第一作者，許立達研究員為論文主要通訊作者，北京化工大學(xué)喻長(cháng)遠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。
該研究搭建了一條計算輔助抗體親和力成熟的路線(xiàn)，能夠有效預測關(guān)鍵氨基酸，并利用這些預測結果指導抗體的定向突變。沿著(zhù)這個(gè)開(kāi)發(fā)路徑，該團隊成功獲得靶向胸腺基質(zhì)淋巴細胞生成素的高親和力抗體，有效縮短實(shí)驗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，認為本研究為提升靶向性治療抗體的開(kāi)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(jiàn)也同步在期刊網(wǎng)站上公開(kāi)。
來(lái)源于上皮細胞的細胞因子胸腺基質(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）形成二元復合物，隨后與白細胞介素-7受體α鏈（IL-7Rα）結合形成三元復合物，該復合物在共表達TSLPR和IL-7Rα的細胞中通過(guò)STAT5通路激活信號轉導，導致炎性細胞因子的釋放。因此，靶向TSLP及其信號通路的抗體藥物被認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，隨后采用建模對接的方法對T6與TSLP的復合物進(jìn)行結構模擬，以進(jìn)一步了解它們之間的相互作用，然后通過(guò)實(shí)驗丙氨酸掃描技術(shù)，確定了抗體與TSLP結合界面上的關(guān)鍵氨基酸，用以驗證通過(guò)對接得到的抗原-抗體復合物結構的準確性。
圖1：TSLP-T6復合物結構分析。(A) ELISA實(shí)驗測定AMG157與T6抗體的結合表位；(B) TSLP-T6復合物結構；(C) TSLP-T6作用力分析
使用計算工具預測關(guān)鍵氨基酸的突變對抗體-抗原結合親和力的影響，并根據一些規則對得到的突變方案進(jìn)行進(jìn)一步的篩選，選擇具有潛在增強親和力的突變方案交由實(shí)驗驗證。最終，一共經(jīng)過(guò)兩輪突變，該團隊成功提高一株靶向胸腺基質(zhì)淋巴細胞生成素抗體的親和力，并優(yōu)于市面上對照抗體AMG157。該套流程有效縮短實(shí)驗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(guò)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)驗結果圖
該研究結果充分展示了計算機輔助技術(shù)在加速抗體親和力成熟方面的潛力，通過(guò)將計算方法與實(shí)驗方法相結合，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)驗成本。同時(shí)，這一成果為未來(lái)針對TSLP相關(guān)疾病的靶向治療抗體的開(kāi)發(fā)提供了思路。
