PNAS:哥伦比亚“何大一”教授团队—抗体Effector functions体内定量

文章来源: 生物制药小编 于2020-08-25 13:13:30发布 新闻转自各大新闻媒体,新闻内容并不代表本网立场!如有侵权请联系管理员删除!

2020年7月,美国知名华裔学者、哥伦比亚大学医学院教授何大一领导的研究团队在美国国家科学院院刊(PNAS)发表题为“Quantifying the contribution of Fc-mediated effector functions to the antiviral activity of anti–HIV-1 IgG1 antibodies in vivo”的文章 ,首次实现了在动物体内对中和性抗体的效应功能(Effector functions)和中和活性(Neutralization)的相对定量。 
 

一般抗体由可变区Fab和与恒定区Fc两部分组成。Fab段为抗原结合片段(fragment of antigen binding,Fab),相当于抗体分子的两个臂,由一个完整的轻链和重链的VH和CH1结构域组成。Fc段为可结晶段(fragment  crystallizable,Fc)相当于Ig的CH2和CH3结构域,是Ig与效应分子或者细胞相互作用的部位。对于抗病毒中和抗体(如本文研究的抗HIV-1中和抗体)来说,其Fab可以结合抗原,介导中和病毒的活性;而其Fc可与各种效应细胞表面的Fc受体结合,介导各种诸如ADCC,ADCP,CDC等效应功能(Effector functions)。但是,关于中和活性与效应功能对于抗体总体功能孰轻孰重,二者相对贡献各占几成,目前尚无定论。

早在上世纪90年代,何大一团队就成功构建了HIV病毒体内复制的完整动力学图景,通过数学模型绘制了在抗病毒药物治疗下病毒复制的动力学曲线。而对于抗体,其功能除了抗病毒药物所能实现的阻断病毒感染新的细胞(de novo infection)外,同时其Fc介导的效应功能还具附加的清除病毒或已被感染细胞的作用。因此研究人员预测对于抗HIV-1中和抗体,如果缺失Fc功能(Fc Null,仅有中和活性),其病毒动力学应与抗病毒药物治疗相似;而具有完整Fc功能的抗体(Fc WT,具有中和活性和效应功能)治疗,会加速病毒颗粒和已感染细胞的清除,因此病毒载量下降会发生地更早、更快。

在此PNAS的研究中,研究人员首先利用了其团队自主开发的抗HIV-1双特异性中和抗体117/1400,构建了其Fc功能缺失的突变(Fc Null:L234F, L235E, P331S and N297A),他们发现这些突变能够消除抗体结合Fc受体的能力,但是相比野生型抗体,缺少Fc并不会影响抗体中和HIV-1的效果。
在HIV-1感染的人源化老鼠模型上,分别给予野生型抗体或Fc功能缺失的117/1400抗体,通过检测老鼠体内病毒载量随时间变化趋势,研究人员发现正如他们预期的那样, 相比缺失Fc功能的抗体,具有完整Fc功能的抗体治疗的老鼠,其体内HIV-1病毒载量下降发生更早;通过数学模型比较二者动力学,发现野生型治疗的病毒下降的斜率也更大,表明病毒清除速率更快。通过比较两组之间的差异,研究者精确地计算出了对于这个特定的中和性抗体的抗病毒活力,中和活性和效应功能各自所占的比例。然后他们将研究进一步推上SHIV感染的恒河猴模型,比较了117/1400 Fc功能缺失抗体与野生型抗体治疗下动物体内病毒动力学。该研究还将此推广到别的抗体(N6-LS)以及不同的HIV病毒,证明了这种通过病毒动力学监测抗体效应功能方法的广泛适用性。

值得注意的是,在同期的PNAS背靠背发表了美国国立卫生研究院(NIH)Richard A. Koup课题组题为“Fc-mediated effector function contributes to the in vivo antiviral effect of an HIV neutralizing antibody”的文章,利用另一个HIV-1中和性抗体VRC07-523在恒河猴模型上报道了非常相似的结论。
 
该项目由现年68岁的艾伦·戴蒙德艾滋病研究中心创始人何大一领导。何大一于上世纪90年代发明了“鸡尾酒疗法”治疗艾滋病,现为哥伦比亚大学Clyde and Helen Wu医学讲席教授。何大一也是中国工程院外籍院士、美国医学院院士、美国科学院院士、美国艺术与科学院院士。由何大一教授参与创立的中裕新药创制、药明生物协助生产的Trogarzo(ibalizumab-uiyk),是FDA批准上市治疗艾滋病的首个长效单抗产品,用于多重耐药性成人感染者。而何大一团队开发的通过Trogarzo与广谱中和抗体10E8组合双特异性抗体10E8.4/iMab抗病毒能力更强,抗病毒株谱更广,体内实验显示可显著降低HIV感染小鼠的病毒载量;现正在进行临床研究。
 
该项目主要由哥伦比亚大学的艾伦·戴蒙德艾滋病研究中心创何大一课题组助理研究员(Associate Research Scientist)王鹏飞完成。王鹏飞博士毕业于复旦大学遗传学系,后在美国洛克菲勒大学,哥伦比亚大学从事艾滋病以及新冠病毒抗体方面的研究。以第一作者或并列第一作者身份在Nature,PNAS,Nucleic Acids Research等杂志发表论文30余篇,累计被引用次数超过500次。


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