徐建青團(tuán)隊與合作者開發(fā)高效篩選G蛋白偶聯(lián)受體拮抗劑和激動劑抗體的平臺
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，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給其功能抗體的篩選帶來了極大的挑戰(zhàn)。目前，僅有兩個靶向GPCR的抗體藥物被批準(zhǔn)上市，其中一個為抗體拮抗劑， 另一個為結(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，對于GPCR這類靶點，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，分離到抗體激動劑更是極為困難。
2020年3月26日，我院徐建青教授團(tuán)隊聯(lián)合安進(jìn)亞洲研發(fā)中心章美云博士團(tuán)隊在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的單域抗體激動劑。
在本研究中，研究團(tuán)隊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)靶點的報告細(xì)胞表面，實現(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)而建立了一個基于功能直接篩選抗體拮抗劑或激動劑的高通量GPCR抗體篩選方法。以Apelin受體APJ為模型靶點，研究團(tuán)隊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報告系統(tǒng)對細(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抗體激動劑，這些抗體分別識別五種不同的抗原區(qū)域。而在同一抗體文庫中，研究團(tuán)隊前期利用噬菌體展示的方法僅篩選到了識別顯性表位的抗體拮抗劑，并沒有篩選到任何抗體激動劑。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報告系統(tǒng)的篩選方法適用于大多數(shù)GPCR靶點，大大地提高了篩選GPCR抗體拮抗劑和激動劑的效率，有助于推進(jìn)GPCR治療性抗體藥物的開發(fā)進(jìn)程。此外，對于非GPCR的靶點，只要有適用于細(xì)胞分選的報告系統(tǒng)，此方法也同樣適用。隨著高通量測序技術(shù)的發(fā)展，基于功能的篩選方法結(jié)合深度測序技術(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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