收录药典的 Biacore 技术助力 TCR-T 疗法开发

TCR-T 疗法是指利用其表面经过修饰的 T 细胞受体(TCR)分子,精准靶向表达肿瘤特异性抗原的肿瘤细胞,最终下达杀伤指令,消灭癌细胞。TCR-T 不仅能识别细胞表面的肿瘤特异性抗原,还能识别细胞内的肿瘤特异性抗原或肿瘤相关抗原,这使其在治疗实体瘤方面具有优势。


TCR 通过识别并结合肿瘤细胞表面的抗原肽-人类白细胞抗原复合物(pHLA)为 T 细胞开启免疫监视功能提供了第一信号,而 TCR 结合 pHLA 的亲和力决定了 TCR-T 细胞免疫治疗的效果。


作为中美日三国药典收录的分子互作技术,Biacore 这一互作「金标准」自然而然成为了国内外药企进行 TCR 研究的必备手段,其应用涵盖了包括 TCR 筛选、亲和力表征、亲和力改造等诸多环节。



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图 1,中国药典 2020 版关于 SPR 的部分截图



TCR 筛选


鼠源 TCR 亲和力较高,来源简单,但免疫原性限制了它的应用。香雪制药通过将鼠源 TCR 的 

CDR 区移植到稳定性优化的人源可变区骨架上,从而保证了人源化 TCR 识别抗原的特异性和亲和

力。研究人员结合 Biacore 分子互作技术和噬菌体展示技术,基于结合强弱筛选得到了亲和力更高

的人源化 TCR 突变体,其中 A32E6-B32 G3 比最初鼠源 SRm1 的亲和力提高了 500 倍。


后续的细胞实验表明:


人源化 TCR 由于亲和力较母本鼠源 TCR 更高,因而介导 T 细胞发挥了更强的效应功能。


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TCR 表征分析与改造



英国 Immunocore 公司


2020 年,英国 Immunocore 公司开发了 3 个针对睾丸癌抗原 NY-ESO-1157–165–HLA-A2 的 TCR 分子(NYE_S1,NYE_S2,NYE_S3)。研究人员需要对 TCR 分子进行生物物理性质分析,其中 Biacore 技术被用于 TCR 的结合活性表征,该核心数据展示了其 TCR 分子良好的亲和力和特异性。


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图 3, Biacore 表征 TCR 分子的结合活性


英国 Avidex 公司


英国 Avidex 公司为了优化并获得与疾病多肽有更强作用的 TCR 分子,使用噬菌体展示技术先在体外优化了一系列的带有点突变的 TCR CDR 区域,然后表达纯化了 TCR 的细胞外可溶区域,对它们与疾病多肽-MHC 复合体进行准确的分子互作分析。


实验结果发现这些分子相互之间的亲和力分别为 2.5nM 和 26pM,大大强于野生型,原因主要是由于分子的解离速率的减慢。Biacore 技术可以准确地对不同 TCR 分子突变体与抗原多肽的亲和力进行表征分析,很好的与 T 细胞反应实验和动物实验结合来优化 TCR-T 的构建。


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图 4, TCR 改造前后亲和力变化


英国 Adaptimmune 公司


英国 Adaptimmune 公司开发了一种针对 MAGE-A10 的 TCR 筛选方法。研究人员首先筛选了三个母体 TCR 分子(c672, c728 和 c740),随后对其 CDR 区域进行了改造,部分改造实现了超过 15 倍的亲和力增强。借助 Biacore 技术,改造前后的亲和力效果一目了然。


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图 5, Adaptimmune 公司采用 Biacore 技术完成 TCR 改造



细胞水平直接检测


Biacore 对检测对象无分子量限制,可以涵盖大到细胞、病毒,小到小分子、片段等几乎所有

的分子类型。在 TCR 开发中,还可以利用 Biacore 直接检测 T 细胞与疾病多肽-MHC 复合体的结

合,帮助研究人员判断 TCR-T 的识别情况。Biacore 可直接将 T 细胞通过共价偶联包被在芯片上,

之后流过多肽复合体完成检测。检测过程中,Biacore 连续流系统极大地保证了细胞的完整性,避

免了震荡导致的细胞破碎。


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Biacore 作为分子互作检测金标准,已经广泛应用到生物制药的诸多环节,助力了一大批生物药

从研发走向上市。作为唯一被中国、美国、日本药典收录的分子互作检测技术,Biacore 也已广泛用

于 TCR-T,CAR-T 等新技术开发,为细胞治疗等创新疗法开发护航助力。

                                                        


参考文献:

1. Chen L, Tian Y, Zhan K, et al. A humanized TCR retaining authentic specificity and affinity conferred potent anti‐tumour cytotoxicity[J]. Immunology, 2018, 155(1): 123-136.

2. Li Y, Moysey R, Molloy P E, et al. Directed evolution of human T-cell receptors with picomolar affinities by phage display[J]. Nature biotechnology, 2005, 23(3): 349-354.

3. Coles C H, Mulvaney R M, Malla S, et al. TCRs with Distinct Specificity Profiles Use Different Binding Modes to Engage an Identical Peptide–HLA Complex[J]. The Journal of Immunology, 2020, 204(7): 1943-1953.

4. Border E C, Sanderson J P, Weissensteiner T, et al. Affinity-enhanced T-cell receptors for adoptive T-cell therapy targeting MAGE-A10: strategy for selection of an optimal candidate[J]. Oncoimmunology, 2019, 8(2): e1532759.

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文章来源:Cytiva思拓凡 公众号



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