光州科学技术院(GIST)2日表示,新材料工学系权仁瓚教授研究团队与美国弗吉尼亚大学医学院(University of Virginia School of Medicine)研究团队共同开发出一种可克服现有抗体药物偶联物(ADC)局限性的全新抗癌治疗平台“Albubody”。
此次成果解决了以小型抗体片段为基础开发抗癌药过程中最大障碍——体内半衰期过短的问题,具有重大学术与产业意义。
抗体-药物偶联物(ADC)是一种只选择性、精准攻击癌细胞的靶向治疗药物,在最大化抗癌效果的同时,将对正常细胞的损伤降至最低,因此被视为“个性化抗癌药”而备受关注。目前已有15种获得美国食品药品监督管理局(FDA)批准,约100种处于临床试验阶段。
然而迄今为止实现商业化的大多数抗体-药物偶联物都是基于大型抗体(IgG),由于体积较大,难以均匀渗透至肿瘤内部,治疗效果也存在不稳定这一局限。
与此不同的是,抗体片段(scFv)体积较小,能够深度渗透至肿瘤组织内部,但由于其在血液中的半衰期仅约1小时,在体内迅速消失,因而在临床应用上受到限制。
所谓抗体片段,是指仅截取抗体中识别抗原的部位,制成轻便、结构简单的抗体片段,由两个可变区(VH和VL)通过一条短肽链连接而成。其分子尺寸较小,具有能够快速且均匀地渗透至肿瘤组织内部的优点,但由于在血液中的半衰期较短,在体内被快速清除,存在这一局限,因此围绕弥补这一缺陷的多种研究正在进行。
研究团队为解决上述问题,构思出一种将小型抗体片段的优点(快速肿瘤渗透)与白蛋白的优点(体内半衰期长)相结合的新型抗体片段平台“Albubody”。
Albubody是一种在抗体片段中插入白蛋白结合结构域(ABD),使其可与体内白蛋白结合而设计的重组蛋白。借此利用白蛋白在体内持久存在的机制,使其能够在血液中长期循环。
实验证实,Albubody在体内的滞留时间比传统抗体片段长200倍以上,且相比大型抗体免疫球蛋白G(IgG),其在肿瘤内的渗透能力更优,证明了其作为下一代抗癌药平台的潜力。
研究团队为开发以在乳腺癌和胃癌等中过度表达、促进癌细胞生长和转移的蛋白受体HER2为靶点的Albubody-药物偶联物,应用了基于点击化学的位点选择性药物偶联技术。
通过该技术,使药物被精确设计为结合在抗体片段的特定位置,从而同时提高了抗体-药物偶联物的合成效率和稳定性。
在体内分布实验中发现,Albubody与传统抗体片段不同,能够在肿瘤组织中长期蓄积,表现出高效的抗癌效果,而在正常组织中未观察到毒性,安全性也得到验证。
合成的Albubody-药物偶联物在移植有HER2阳性乳腺癌细胞的小鼠模型中,相比传统抗体片段-药物偶联物,体内持续性更佳,且能更深度渗透至肿瘤组织,展现出卓越的抗癌效能。该技术还可应用于其他靶向抗原和药物,有望发展为通用型抗癌治疗平台。
权仁瓚教授表示:“本研究通过白蛋白结合技术克服了抗体片段类抗癌药最大弱点——半衰期短,意义重大。今后若能与多种抗癌药结合并应用于临床,将有望实现更高效、更安全的癌症治疗。”
此次研究由GIST新材料工学系权仁瓚教授指导,博士课程研究生Kwon Nahyun和博士Lee Jaehun具体执行,获得科学技术信息通信部和韩国研究财团个人基础研究项目(中坚研究)的资助。研究成果已于上月22日在线发表于国际学术期刊《Journal of Controlled Release》。
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