一种靶向Frizzled-7的抗体融合蛋白及其制备方法与用途转让专利
申请号 : CN202010973074.9
文献号 : CN112159477B
文献日 : 2021-09-24
发明人 : 解伟 , 黄钢 , 王进 , 张坤驰 , 孙吉 , 杨浩 , 王风仙 , 赵慧杰
申请人 : 上海健康医学院
摘要 :
权利要求 :
1.一种靶向Frizzled‑7的抗体融合蛋白,其特征在于,靶向Frizzled‑7的抗体融合蛋白由两条链组成,其中一条链由SHH002‑hu1抗体重链和NKG2D的配体MICA蛋白通过柔性短肽连接而成,其氨基酸序列表为SEQ ID NO.1所示;另一条链为SHH002‑hu1抗体的轻链,其氨基酸序列为SEQ ID NO.3所示。
2.一种分离的核酸,其特征在于,编码如权利要求1所述靶向Frizzled‑7的抗体融合蛋白。
3.一组重组表达载体,其特征在于,含有如权利要求1所述靶向Frizzled‑7的抗体融合蛋白的核酸序列。
4.一种重组宿主细胞EXPICHO‑S,其特征在于,含有如权利要求3所述重组表达载体。
5.一种如权利要求1所述靶向Frizzled‑7的抗体融合蛋白的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
分别以SHH002‑hu1重轻链基因,MICA基因及pcDNA3.4质粒为模板,设计并合成引物进行PCR扩增;
PCR产物用1.0%琼脂糖凝胶电泳检测,琼脂糖凝胶回收试剂盒回收目的基因;
PCR扩增终产物及载体pcDNA3.4用限制性内切酶进行双酶切,酶切产物切胶回收后,用T4连接酶连接,获得重组质粒H’‑MICA‑pcDNA3.4;
同时将SHH002‑hu1轻链基因L’与载体pcDNA3.4链接,获得重组质粒L’‑pcDNA3.4;
将重组质粒H’‑MICA‑pcDNA3.4和L’‑pcDNA3.4分别转化大肠杆菌DH5a感受态,涂布平板,次日挑取单克隆双酶切及测序鉴定;
将重组质粒H’‑MICA‑pcDNA3.4、L’‑pcDNA3.4用脂质体转染试剂瞬时转染入EXPICHO‑S细胞,更换无血清培养基进行蛋白表达。
6.根据权利要求5所述靶向Frizzled‑7的抗体融合蛋白的制备方法,其特征在于,还包括分离纯化融合蛋白的纯化方法,取细胞培养上清,离心,0.22μm滤膜过滤样品用Protein A柱进行纯化。
7.一种如权利要求1所述靶向Frizzled‑7的抗体融合蛋白的应用,其特征在于,所述靶向Frizzled‑7的抗体融合蛋白用于制备治疗癌症的药物的应用。
说明书 :
一种靶向Frizzled‑7的抗体融合蛋白及其制备方法与用途
技术领域
背景技术
制性受体间的平衡所调节,NK细胞的主要活化性受体包括Fc片段受体(FcγRIIIa)和
NKG2D。激活和重建机体肿瘤免疫作用的一种常规药物是抗体,目前临床上广泛使用的抗肿
瘤抗体大多为IgG1型,可通过Fc片段与FcγRIIIa结合激活NK细胞发挥抗体依赖的细胞介
导的细胞毒性作用(antibody‑dependent cell‑mediated cytotoxicity,ADCC)。然而,这
些抗体的ADCC效应存在很大的差异;Zhang等研究发现,FcγRIIIa基因的多态性导致其与
Fc片段亲和力的不同或下降,从而导致病人对抗体反应差异(Zhang W et al,FCGR2A and
FCGR3A polymorphisms associated with clinical outcome of epidermal growth
factor receptor expressing metastatic colorectal cancer patients treated with
single‑agent cetuximab,2006,J Clin Oncol,24:3028)。为提高抗体Fc片段对NK细胞的
识别力,科研工作者通过蛋白质工程技术突变抗体的Fc片段氨基酸,改变Fc片段的糖基化
程度等;然而,上述努力都无法避免FcγRIIIa多态性带来的个体对抗体反应的差异。
NK cells and cancer immunosurveillance,2008,Oncogene,27:5932‑5943;Nausch N,et
+
al,NKG2D ligands in tumor immunity,2008,Oncogene,27:5944‑5958),NK细胞或CD8 T
细胞借NKG2D与MICA/B的相互作用而与肿瘤细胞靠近、结合,进而通过释放细胞因子等诱导
肿瘤细胞的溶解。理论上MICA呈阳性的肿瘤细胞在机体的免疫机制中难以逃逸;临床发现
大多数的上皮肿瘤患者肿瘤组织中MICA蛋白表达都为阳性,暗示在这类患者体内存在
MICA‑NKG2D受体系统功能性妥协,允许肿瘤细胞在MICA表达阳性的基础上增殖。Wu等研究
发现血清可溶性MICA水平的显著升高,导致了NK细胞的功能缺陷,并进一步指出可溶性
MICA由肿瘤细胞表面MICA的脱落产生,肿瘤细胞逃脱免疫即发生免疫逃逸(Wu JD et al,
Prevalent expression of the immunostimulatory MHC class I chain‑related
molecule is counteracted by shedding in prostate cancer,2004,J Clin Invest,
114:560‑568;Wu JD et al,Obstructing shedding of the immunostimulatory MHC
class I chain‑related gene B prevents tumor formation,2009,Clin Cancer Res,
15:632‑640)。经文献调研发现,在上述大多MICA呈阳性的上皮性肿瘤细胞中均存在Fzd7高
表达,包括三阴性乳腺癌(Triple‑Negative Breast Cancer,TNBC)、肝细胞癌
(Hepatocellular Carcinoma,HCC)、非小细胞肺癌(Non Small Cell Lung Cancer,NSCLC)
等(Yang L et al,FZD7has a critical role in cell proliferation in triple
negative breast cancer,2011,Oncogene,30:4437‑4446;King TD et al,Frizzled7as
an emerging target for cancer Therapy,2012,Cell Signal,24:846‑851;Polakis P,
Drugging Wnt signalling in cancer,2012,EMBO J,31:2737‑2746)。
protein 5/6,LRP5/6)的作用下激活经典Wnt/β‑catenin信号通路,调控肿瘤发生发展。研
究表明Fzd7异常表达于不同种类的癌症中(包括TNBC、NSCLC、HCC、胰腺癌等),其通过介导
Wnt通路参与肿瘤的侵袭和转移,且对肿瘤血管生成也有调节作用,对Fzd7进行基因敲除可
以显著抑制肿瘤细胞增殖、移植瘤生长及血管新生。Wnt信号和肿瘤干细胞行为也存在密切
联系,Fzd7就是肿瘤干细胞标记物之一,且这些肿瘤干细胞中Fzd7的上调与肿瘤化疗耐受
以及病人的低生存率显著相关(Barker N et al.,Crypt stem cells as the cells‑of‑
origin of intestinal cancer,2009,Nature,457:608‑11)。另外Fzd7的“context‑
specific functions”暗示了选择性靶向Fzd7可以在不影响正常组织稳态的前提下治疗癌
症。
发明内容
蛋白由人源化靶向Fzd7抗体及重组人MICA蛋白两个半分子通过柔性短肽(G4S)链接而成,
+
其能和Wnt3a竞争性与细胞表面Fzd7结合,阻断Wnt/β‑catenin信号通路,抑制Fzd7 肿瘤细
+
胞的增殖、侵袭和迁移,并且可增强NK细胞对靶细胞的杀伤作用,是一种具有靶向Fzd7 肿
瘤细胞和激活机体免疫监视作用的高特异性基因工程融合蛋白。
苷酸序列为SEQ ID NO.2所示;另一条链为SHH002‑hu1抗体的轻链,其氨基酸序列为SEQ ID
NO.3所示,核苷酸序列为SEQ ID NO.4所示。
介导的免疫监视作用强于母体单抗SHH002‑hu1。
进行纯化。
胞表面NKG2D结合,激活NKG2D途径介导的免疫监视功能。
CN111138539A)和MICA蛋白通过基因工程的方式融合表达,此设计首次将靶向Fzd7治疗和
免疫激活相结合,为相关研究中的一次创新。将MICA蛋白用柔性连接肽(由4个Gly及1个Ser
构成的柔性短肽G4S)连接在SHH002‑hu1 Fc的末端,构建表达融合抗体蛋白SHH002‑hu1‑
MICA,如图1所示,利用融合蛋白的抗体部分,与阳性表达Fzd7的肿瘤细胞结合,将MICA分子
锚定在肿瘤细胞表面;再利用MICA特异性结合NK细胞表面膜受体NKG2D,将NK细胞聚集到肿
瘤病灶并激活NK细胞发挥对肿瘤细胞的杀伤效应,从而避免肿瘤在常规抗体治疗的免疫逃
逸,同时增强抗体的抗肿瘤效应。
灶;另一方面能有效激活机体自身免疫功能,重建NKG2D途径的NK细胞免疫监视作用,防止
肿瘤免疫逃逸的发生,能够在较低的剂量达到预期的抗肿瘤效果,为TNBC、NSCLC、HCC等恶
性肿瘤提供安全有效的临床治疗候选方案。
构建Fzd7全长抗体/MICA融合蛋白重组载体;脂质体转染试剂瞬时转染到EXPICHO‑S细胞,
对目的蛋白进行表达;收集细胞培养液,低温离心取上清,将上清过Protein A柱进行分离
纯化;SDS‑PAGE电泳鉴定分离纯化得到的融合蛋白SHH002‑hu1‑MICA;分子排阻色谱法SEC‑
HPLC对纯化后的融合蛋白纯度进行检测,生物膜层干涉技术(Biolayer Interferometry,
BLI)对SHH002‑hu1‑MICA与重组人Fzd7蛋白及NKG2D蛋白的亲和力常数进行测定;乳酸脱氢
酶(lactate dehydrogenase,LDH)法检测实验证实融合蛋白能够增强NK细胞对肿瘤细胞的
杀伤作用,其诱导产生的细胞毒效应优于母体单抗SHH002‑hu1诱导产生的效应。
附图说明
挑选11个克隆进行PCR验证,Lane1‑11分别对应11个克隆的PCR结果(2300bp)。结果表明11
个克隆均为阳性克隆,选取1‑4号克隆进行测序。
hu1,Lane5:IPI阳性对照抗体;Lane6:SHH002‑hu1‑MICA,Lane7:N/A质控,Lane8:N/A质控,
Lane9:SHH002‑hu1,Lane10:IPI阳性对照抗体。还原条件下SHH002‑hu1‑MICA分别在80kDa
和25kDa处出现目标条带,说明H’‑MICA与L’链均表达正确,纯度均大于98%;非还原条件下
SHH002‑hu1‑MICA在210kDa处出现目的条带,说明融合蛋白装配正确,且纯度大于95%,完
全装配的主带明显。
SHH002‑hu1‑MICA的SEC‑HPLC色谱图,目的蛋白出峰时间8.4min,基线平稳,目的蛋白的占
比为85%,有少部分高聚体产生。
125nM、62.5nM、31.25nM和15.625nM浓度的rhFzd7结合的曲线。每个rhFzd7浓度都两条曲
线,光滑红色曲线为计算机拟合所得,另外一条曲线是仪器实际测定曲线。Fortebio仪器算
‑12
法计算出SHH002‑hu1‑MICA及SHH002‑hu1与rhFzd7的亲和动力学常数KD均<1.0×10 M;
4 ‑7
SHH002‑hu1‑MICA与rhFzd7的结合常数ka为1.22×10 (1/Ms),解离常数kd<1.0×10 (1/
4 ‑7
s);SHH002‑hu1与rhFzd7的结合常数ka为1.1×10 (1/Ms),解离常数kd<1.0×10 (1/s);因
此融合蛋白与母体单抗相比,其与抗原Fzd7的亲和力未丢失。
MICA与300nM、100nM和33.33nM浓度的rhNKG2D‑Fc结合的曲线,光滑黑色曲线为计算机拟合
所得,另外一条曲线是仪器实际测定曲线。
3.7nM和1.23nM浓度的rhMICA‑His结合的曲线,光滑红色曲线为计算机拟合所得,另外一条
曲线是仪器实际测定曲线。Fortebio仪器算法计算出SHH002‑hu1‑MICA与rhNKG2D‑Fc的亲
‑8 4 ‑3
和力常数KD为4.52×10 M,结合常数ka为2.81×10 (1/Ms),解离常数kd为1.27×10 (1/
‑9 6
s);rhMICA‑His与rhNKG2D‑Fc的亲和力常数KD为1.26×10 M,结合常数ka为1.19×10 (1/
‑3
Ms),解离常数kd为1.5×10 (1/s);因此融合蛋白与MICA蛋白相比,其与NKG2D的亲和力的
变化在可接受范围内。
(data were presented as the mean±SD,n=3,*p<0.05,**p<0.01);在相同效靶比的情
况下,对比control组和rhMICA组,SHH002‑hu1‑MICA和SHH002‑hu1组NK92细胞对MDA‑MB‑
# ##
231细胞的杀伤作用明显增强(data were presented as the mean±SD,n=3,p<0.05,p
<0.01),并且SHH002‑hu1‑MICA介导的杀伤作用也明显强于SHH002‑hu1(data were
#
presented as the mean±SD,n=3,p<0.05)。因此,得出结论:MICA半分子的融入,可以明
显增强母体单抗SHH002‑hu1介导的NK细胞对肿瘤细胞的杀伤作用。
具体实施方式
GAGCCTGTCTCCTGGCAAAGGAGGTG,反向引物pcDNA3.4‑3R:GTTGATTGTCGAGATATCAAATTATC,PCR
扩增MICA’片段。融合蛋白SHH002‑hu1‑MICA的重链构建以SHH002‑hu1重链基因H’及MICA’
基因为模板,进行重叠PCR延伸扩增获得完整的H’‑MICA基因,正向引物insert‑F:
GCTACGCGTGTCCACTCC,反向引物IgG1‑3R:TTTGCCAGGAGACAGGCTCAGGGACTTC。PCR产物用
1.0%琼脂糖凝胶电泳检测,琼脂糖凝胶回收试剂盒回收目的基因。PCR扩增终产物及载体
pcDNA3.4用限制性内切酶进行双酶切,酶切产物切胶回收后,用T4连接酶16℃过夜连接,获
得重组质粒H’‑MICA‑pcDNA3.4。同时将SHH002‑hu1轻链基因L’与载体pcDNA3.4链接,获得
重组质粒L’‑pcDNA3.4。将重组质粒H’‑MICA‑pcDNA3.4和L’‑pcDNA3.4分别转化大肠杆菌
DH5a感受态,涂布平板,次日挑取单克隆双酶切及测序鉴定。
链为SHH002‑hu1抗体的轻链,其氨基酸序列为SEQ ID NO.3所示,核苷酸序列为SEQ ID
NO.4所示。
9.0)中和收集物。纯化后蛋白用SDS‑PAGE电泳法在非还原和还原条件下分别鉴定SHH002‑
hu1‑MICA的分子量。
10μL;检测器参数:检测波长280nm,带宽16nm,参比波长360nm,带宽100nm,峰宽(响应时间)
>0.1min(2s);狭缝4nm;负吸光度基线100mAU;系统适应性标准:参比品蛋白IPI出峰时间
10.9min,峰型对称,基线平稳。
挑选11个克隆进行PCR验证,Lane1‑11分别对应11个克隆的PCR结果(2300bp)。结果表明11
个克隆均为阳性克隆,选取1‑4号克隆进行测序。
hu1,Lane5:IPI阳性对照抗体;Lane6:SHH002‑hu1‑MICA,Lane7:N/A质控,Lane8:N/A质控,
Lane9:SHH002‑hu1,Lane10:IPI阳性对照抗体。还原条件下SHH002‑hu1‑MICA分别在80kDa
和25kDa处出现目标条带,说明H’‑MICA与L’链均表达正确,纯度均大于98%;非还原条件下
SHH002‑hu1‑MICA在210kDa处出现目的条带,说明融合蛋白装配正确,且纯度大于95%,完
全装配的主带明显。
SHH002‑hu1‑MICA的SEC‑HPLC色谱图,目的蛋白出峰时间8.4min,基线平稳,目的蛋白的占
比为85%,有少部分高聚体产生。
PBST buffer配制成1000nM、500nM、250nM、125nM、62.5nM、31.25nM和15.625nM;rhNKG2D工
作溶液:rhNKG2D‑Fc用PBST buffer配制成300nM、100nM和33nM。
SHH002‑hu1,然后利用捕获的融合蛋白/母体抗体结合不同浓度的抗原rhFzd7/rhNKG2D‑
Fc,接着在缓冲液中进行解离,最后通过仪器算法计算出亲和动力学常数KD。作为对照,
rhMICA‑His与rhNKG2D‑Fc的亲和力常数测定过程如下:首先利用Anti‑Human IgG Fc
Capture(AHC)Sensor捕捉rhNKG2D‑Fc蛋白,然后利用捕获的rhNKG2D‑Fc蛋白分别结合
11.1nM,3.7nM,1.23nM的rhMICA‑His蛋白,接着在缓冲液中进行解离,最后计算出亲和动力
学常数KD。
125nM、62.5nM、31.25nM和15.625nM浓度的rhFzd7结合的曲线。每个rhFzd7浓度都两条曲
线,光滑红色曲线为计算机拟合所得,另外一条曲线是仪器实际测定曲线。Fortebio仪器算
‑12
法计算出SHH002‑hu1‑MICA及SHH002‑hu1与rhFzd7的亲和动力学常数KD均<1.0×10 M;
4 ‑7
SHH002‑hu1‑MICA与rhFzd7的结合常数ka为1.22×10 (1/Ms),解离常数kd<1.0×10 (1/
4 ‑7
s);SHH002‑hu1与rhFzd7的结合常数ka为1.1×10 (1/Ms),解离常数kd<1.0×10 (1/s);因
此融合蛋白与母体单抗相比,其与抗原Fzd7的亲和力未丢失。
MICA与300nM、100nM和33.33nM浓度的rhNKG2D‑Fc结合的曲线,光滑黑色曲线为计算机拟合
所得,另外一条曲线是仪器实际测定曲线。
3.7nM和1.23nM浓度的rhMICA‑His结合的曲线,光滑红色曲线为计算机拟合所得,另外一条
曲线是仪器实际测定曲线。Fortebio仪器算法计算出SHH002‑hu1‑MICA与rhNKG2D‑Fc的亲
‑8 4 ‑3
和力常数KD为4.52×10 M,结合常数ka为2.81×10 (1/Ms),解离常数kd为1.27×10 (1/
‑9 6
s);rhMICA‑His与rhNKG2D‑Fc的亲和力常数KD为1.26×10 M,结合常数ka为1.19×10 (1/
‑3
Ms),解离常数kd为1.5×10 (1/s);因此融合蛋白与MICA蛋白相比,其与NKG2D的亲和力的
变化在可接受范围内。
进行分析,以评估融合蛋白/母体单抗介导NK92细胞对MDA‑MB‑231细胞产生的杀伤效应。将
MDA‑MB‑231细胞、NK92细胞按比例加入96孔板中,再将融合蛋白或母体单抗或阴性对照
rhMICA‑His按100nM加入孔板中作用4h,250g离心平板4min后,将50μL上清液转移到酶分析
板中,把配好的底物按50μL/孔加到酶分析板中,盖好平板,室温避光孵育30min,向每孔中
加入50μL终止液,在490nm记录吸光值。按照公式%cytotoxicity=((experimental‑
effector spontaneous‑target spontaneous)/(target maximum‑target spontaneous))
×100计算细胞毒性,利用软件分析结果。
(data were presented as the mean±SD,n=3,*p<0.05,**p<0.01);在相同效靶比的情
况下,对比control组和rhMICA组,SHH002‑hu1‑MICA和SHH002‑hu1组NK92细胞对MDA‑MB‑
# ##
231细胞的杀伤作用明显增强(data were presented as the mean±SD,n=3,p<0.05,p
<0.01),并且SHH002‑hu1‑MICA介导的杀伤作用也明显强于SHH002‑hu1(data were
#
presented as the mean±SD,n=3,p<0.05)。因此,得出结论:MICA半分子的融入,可以明
显增强母体单抗SHH002‑hu1介导的NK细胞对肿瘤细胞的杀伤作用。
原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本发明不限于上述实施例,本领
域技术人员根据本发明的揭示,不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的
保护范围之内。