計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)新型EGFR和PD-1雙靶向抗體的設(shè)計(jì)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(dá)國家水平相當(dāng)。肺癌的不同分型中約85％為非小細(xì)胞肺癌(Non-small-cell lung cancer，NSCLC)，而針對(duì)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(diǎn)。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(jìn)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(jìn)一步激活下游信號(hào)通路，從而導(dǎo)致癌細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移。在多種實(shí)體瘤中均存在EGFR的過表達(dá)，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(xì)胞的增殖（G1期）、抑制腫瘤細(xì)胞的入侵和轉(zhuǎn)移、抑制血管生成。目前體內(nèi)實(shí)驗(yàn)已報(bào)導(dǎo)Cetuximab對(duì)非小細(xì)

3、胞肺癌細(xì)胞具有抑制增殖和促進(jìn)凋亡的作用，臨床試驗(yàn)證實(shí)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(diǎn)抑制劑治療是通過阻斷抑制性信號(hào)來激活機(jī)體特異的免疫細(xì)胞殺傷腫瘤的方法，已成為國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)。程序性死亡受體1及其配體(Programmed death receptor-1，PD-1/PD-L1)即為一對(duì)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(xì)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(shí)體瘤，如腎細(xì)胞癌、惡性黑色素瘤、非小細(xì)胞肺癌、霍奇金淋巴瘤、頭頸癌等中已證實(shí)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(xì)胞的殺傷功能，抑制腫瘤細(xì)胞增殖和擴(kuò)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(jī)制的復(fù)雜性和腫瘤細(xì)胞本身的異質(zhì)性，僅通過單克隆抗體或單一信號(hào)的阻斷激活機(jī)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(jì)與優(yōu)化具有多功能和雙靶點(diǎn)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(xì)胞毒作用、介導(dǎo)或阻斷信號(hào)傳導(dǎo)、導(dǎo)向作用等來進(jìn)一步提高抗腫瘤效應(yīng)。本實(shí)驗(yàn)研究中我們以EGFR抗體Cetuximab和PD1抗體Nivolumab為模型借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的方法設(shè)計(jì)、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(duì)抗體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)模擬工作站，通過大分子模擬軟件Amber16對(duì)抗體CH3晶體結(jié)構(gòu)文件(5HSF、5DI8)進(jìn)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。基于這種設(shè)計(jì)，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(dá)