徐建青團(tuán)隊(duì)與合作者開發(fā)高效篩選G蛋白偶聯(lián)受體拮抗劑和激動(dòng)劑抗體的平臺(tái)
G蛋白偶聯(lián)受體(G protein-coupled receptor, GPCR)家族是最龐大的膜蛋白家族，也是很多疾病的重要靶點(diǎn)，大約三分之一FDA批準(zhǔn)的藥物都與GPCR相關(guān)。然而，GPCR的結(jié)構(gòu)特殊性以及低免疫原性等特點(diǎn)給其功能抗體的篩選帶來了極大的挑戰(zhàn)。目前，僅有兩個(gè)靶向GPCR的抗體藥物被批準(zhǔn)上市，其中一個(gè)為抗體拮抗劑， 另一個(gè)為結(jié)合抗體。雜交瘤和噬菌體表面展示是兩種廣泛應(yīng)用的單克隆抗體篩選技術(shù)，這兩類篩選方法都是基于抗原抗體的結(jié)合能力，篩選出與抗原親和力高的抗體。然而，對(duì)于GPCR這類靶點(diǎn)，基于結(jié)合能力的篩選方法往往很難成功分離到有功能的抗體，分離到抗體激動(dòng)劑更是極為困難。
2020年3月26日，我院徐建青教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合安進(jìn)亞洲研發(fā)中心章美云博士團(tuán)隊(duì)在Communications biology 雜志上發(fā)表了題為 Function-based high-throughput screening for antibody antagonists and agonists against G protein-coupled receptors 的文章，開發(fā)了基于功能篩選GPCR抗體拮抗劑和激動(dòng)劑的高效方法，并首次從抗體文庫中篩選到了GPCR的單域抗體激動(dòng)劑。
在本研究中，研究團(tuán)隊(duì)通過糖脂磷脂酰肌醇錨定的形式，利用慢病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞，將抗體展示在表達(dá)靶點(diǎn)的報(bào)告細(xì)胞表面，實(shí)現(xiàn)了抗體基因型和功能表現(xiàn)型在同一細(xì)胞內(nèi)的統(tǒng)一，進(jìn)而建立了一個(gè)基于功能直接篩選抗體拮抗劑或激動(dòng)劑的高通量GPCR抗體篩選方法。以Apelin受體APJ為模型靶點(diǎn)，研究團(tuán)隊(duì)將單域抗體免疫文庫構(gòu)建到慢病毒載體中，通過病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)β-arrestin報(bào)告細(xì)胞，構(gòu)建了細(xì)胞表面抗體展示文庫；并基于β-arrestin報(bào)告系統(tǒng)對(duì)細(xì)胞抗體文庫進(jìn)行分選，通過富集陽性的功能細(xì)胞和單細(xì)胞克隆篩選，成功分離得到了一系列APJ的抗體拮抗劑和一個(gè)抗體激動(dòng)劑，這些抗體分別識(shí)別五種不同的抗原區(qū)域。而在同一抗體文庫中，研究團(tuán)隊(duì)前期利用噬菌體展示的方法僅篩選到了識(shí)別顯性表位的抗體拮抗劑，并沒有篩選到任何抗體激動(dòng)劑。由此可見，與基于結(jié)合篩選方法相比，直接基于功能的篩選方法在分離靶點(diǎn)特異功能抗體方面更為有效。
受體激活后的β-arrestin蛋白招募在GPCR中普遍存在，并不受限于下游G蛋白(Gs、Gi、G12/13或Gq)的種類。因而，本研究建立的基于β-arrestin報(bào)告系統(tǒng)的篩選方法適用于大多數(shù)GPCR靶點(diǎn)，大大地提高了篩選GPCR抗體拮抗劑和激動(dòng)劑的效率，有助于推進(jìn)GPCR治療性抗體藥物的開發(fā)進(jìn)程。此外，對(duì)于非GPCR的靶點(diǎn)，只要有適用于細(xì)胞分選的報(bào)告系統(tǒng)，此方法也同樣適用。隨著高通量測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，基于功能的篩選方法結(jié)合深度測(cè)序技術(shù)，可以深度挖掘和收集功能抗體的基因，這將大大提高功能性抗體開發(fā)的通量。
原文連接：
https://www.nature.com/articles/s42003-020-0867-7
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