計算機輔助設(shè)計新型EGFR和PD-1雙靶向抗體的設(shè)計及初步鑒定.pdf

1、肺癌是我國最常見的惡性腫瘤，2017年國家癌癥中心發(fā)布的最新數(shù)據(jù)顯示，我國肺癌的發(fā)生率和死亡率均排在首位，已與發(fā)達國家水平相當。肺癌的不同分型中約85％為非小細胞肺癌(Non-small-cell lung cancer，NSCLC)，而針對NSCLC常規(guī)化療方案的療效一直很局限，新型治療模式已成為研究的熱點。西妥昔單抗(Cetuximab，C225)為人-鼠嵌和IgG1抗體，是一種抗表皮生長因子受體(Epidermal growth

2、factor receptor，EGFR)，已獲批用于轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌和局部進展或轉(zhuǎn)移性頭頸鱗癌中。EGFR是一種大小150KDa的跨膜受體，與配體結(jié)合后體內(nèi)的絡(luò)氨酸激酶自身磷酸化，進一步激活下游信號通路，從而導(dǎo)致癌細胞增殖和轉(zhuǎn)移。在多種實體瘤中均存在EGFR的過表達，Cetuximab與EGFR胞外結(jié)合區(qū)結(jié)合后發(fā)揮作用，最終抑制腫瘤細胞的增殖（G1期）、抑制腫瘤細胞的入侵和轉(zhuǎn)移、抑制血管生成。目前體內(nèi)實驗已報導(dǎo)Cetuximab對非小細

3、胞肺癌細胞具有抑制增殖和促進凋亡的作用，臨床試驗證實Cetuximab與單純化療比能夠延長患者中位生存期，但并未存在顯著差異。免疫檢測點抑制劑治療是通過阻斷抑制性信號來激活機體特異的免疫細胞殺傷腫瘤的方法，已成為國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的焦點。程序性死亡受體1及其配體(Programmed death receptor-1，PD-1/PD-L1)即為一對免疫抑制因子，它們的結(jié)合促使抑制性免疫腫瘤微環(huán)境的形成，抑制T細胞的殺傷作用，易使腫瘤發(fā)生免疫

4、逃逸?？筆D1抗體在部分實體瘤，如腎細胞癌、惡性黑色素瘤、非小細胞肺癌、霍奇金淋巴瘤、頭頸癌等中已證實治療的療效優(yōu)于傳統(tǒng)的化療。Nivolumab(Opdivo，5C4)為抗PD1抗體，通過阻斷PD1/PDL1的結(jié)合從而恢復(fù)免疫微環(huán)境中T細胞的殺傷功能，抑制腫瘤細胞增殖和擴散。盡管這些抗體藥物的治療療效優(yōu)于常規(guī)化療，但由于腫瘤發(fā)生發(fā)展機制的復(fù)雜性和腫瘤細胞本身的異質(zhì)性，僅通過單克隆抗體或單一信號的阻斷激活機體免疫反應(yīng)和抗腫瘤效應(yīng)仍然具有

5、局限。為了探索更好的抗腫瘤效應(yīng)，嘗試通過聯(lián)合治療或新的治療方案來提高綜合療效已成為國內(nèi)外學(xué)者的研究方向。
　　因而，設(shè)計與優(yōu)化具有多功能和雙靶點結(jié)構(gòu)的特異性抗體在腫瘤治療領(lǐng)域越來越重要，這種雙特異性抗體(BsAB)可通過介導(dǎo)細胞毒作用、介導(dǎo)或阻斷信號傳導(dǎo)、導(dǎo)向作用等來進一步提高抗腫瘤效應(yīng)。本實驗研究中我們以EGFR抗體Cetuximab和PD1抗體Nivolumab為模型借助計算機輔助設(shè)計的方法設(shè)計、優(yōu)化EGFR/PD-1新型雙靶

6、向抗體。在自然條件下，這種雙特異性抗體是不存在，我們對抗體結(jié)構(gòu)進行設(shè)計改造包括:CrossMab和杵臼(knob-into-hole)的結(jié)構(gòu)。在構(gòu)建雙特異抗體前我們先利用CUDA計算機模擬工作站，通過大分子模擬軟件Amber16對抗體CH3晶體結(jié)構(gòu)文件(5HSF、5DI8)進行分析，顯示KIH(knob-into-hole)結(jié)構(gòu)在常溫狀態(tài)下具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性?；谶@種設(shè)計，我們利用基因工程技術(shù)，構(gòu)建出具有這種雙特異抗體的重輕鏈真核表達