抗体糖基化改造技术

       抗体是可溶性血清糖蛋白。其功能不仅由其氨基酸序列决定，而且抗体糖基化修饰影响稳定性和可溶性，决定了其临床疗效，因此抗体糖基化成为单抗药物的一个关键质量属性（CQA）。
       治疗性抗体的糖基化形式主要为Fc N-糖基化修饰的结构，位于CH2区的共有序列（Asn297-X-Ser/Thr）。Fc糖基化修饰具有复杂性：双天线型核心结构（由甘露糖（Man）和N-乙酰葡糖胺（GlcNAc）两种戊糖分子组成），还含有不同数目的糖分子，如岩藻糖（Fuc），甘露糖，N-乙酰葡糖胺，半乳糖（Gal），N-乙酰葡糖胺和唾液酸（Sia）（图1）。IgG通过糖基化修饰的重链CH2区与Fc受体和C1q补体结合形成免疫复合体，从而分别发挥抗体依赖的细胞介导的毒性作用（ADCC）和补体依赖的细胞毒性作用（CDC）。IgG的N-糖基化修饰可以促进或消除抗体的效应子功能[1-4]： 
  • 岩藻糖—无岩藻糖修饰的人IgG与FcγRIIIa亲和力提高50倍，ADCC作用提高100倍[3]。
  • 半乳糖--抗体CH2区半乳糖基修饰的增加，使得Fc结构中的CH2区空间距离增加，暴露出更多的可与FcγRIIIa结合的氨基酸，增强与FcγR的结合力，从而增强抗体的CDC效应。
  • 末端唾液酸--含末端唾液酸的IgG与FcγRIIIa亲和力降低，影响抗原结合能力；高唾液酸水平的突变IgGs的ADCC活性表现下降。分泌表达唾液酸酶A的宿主细胞产生的无唾液酸糖基化修饰的抗体展现出很强的ADCC活性。
  • 甘露糖--含高甘露糖残基的IgG分子血清半衰期较短。由FUT-8突变细胞系生产的高甘露糖型和杂合型甘露糖基化修饰的IgG显示出比复杂糖型修饰的IgG更高的清除速率。 
       糖基化修饰能够影响治疗性抗体药物的免疫原性、半衰期、效应因子作用（图1C），比如，无岩藻糖修饰会增强ADCC活性，而唾液酸化会影响mAb分子的抗炎性等。因此，在mAbs研发前期，为了提高在研抗体药物的安全性和有效性，必须根据抗体的作用机理和不同糖基化种类的生物学作用，对抗体进行糖基化设计和改造，以便在研发早期做出明智的决策，显著降低研发后期的人体临床试验失败的风险。
       安泰吉公司是抗体技术研发的专业公司，拥有不同的糖基改造的细胞株和丰富的抗体设计经验，能针对客户的特定需求，定制性地设计抗体药物分子，为客户提供抗体糖基改造的一站式设计和服务。     
    

                              图1 抗体结构、糖基化及不同糖基化变化对抗体功能的影响

      

参考文献：

1. Werner, R.G., K. Kopp, and M. Schlueter, Glycosylation of therapeutic proteins in different production systems. Acta Paediatr, 2007. 96(455): p. 17-22.
2. Higel, F., et al., N-glycosylation heterogeneity and the influence on structure, function and pharmacokinetics of monoclonal antibodies and Fc fusion proteins. Eur J Pharm Biopharm, 2016. 100: p. 94-100.
3. Shields, R.L., et al., Lack of fucose on human IgG1 N-linked oligosaccharide improves binding to human Fcgamma RIII and antibody-dependent cellular toxicity. J Biol Chem, 2002. 277(30): p. 26733-40.
4. Kanda, Y., et al., Comparison of biological activity among nonfucosylated therapeutic IgG1 antibodies with three different N-linked Fc oligosaccharides: the high-mannose, hybrid, and complex types. Glycobiology, 2007. 17(1): p. 104-18.

 

 

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