聚焦基于抗體Fc糖基重塑的定點偶聯技術,詳細闡述了一種結合兩步酶促反應與無銅點擊化學的抗體 - 藥物偶聯物(ADC)制備方法,核心為商業化的GlyCLICK?技術,旨在解決傳統 ADC 偶聯異質性問題,實現精準、均一的 ADC 制備,同時保留抗體的抗原結合能力并賦予其高效的體內外抗腫瘤活性。
一、研究背景:傳統ADC的痛點與糖基偶聯的優勢
傳統 ADC 化學偶聯方法(馬來酰亞胺結合二硫鍵、胺基偶聯賴氨酸)會產生異質化產物,導致 ADC 循環半衰期縮短、療效降低且存在脫靶效應。而人 IgG 抗體 Fc 域 N297 位的保守 N - 糖基為定點偶聯提供了理想靶點:其位于 Fc 結構域之間,遠離抗原結合位點,化學組成與氨基酸不同,可實現特異性修飾,且不會破壞抗體的核心結合功能。
二、Fc 糖基的主要偶聯技術方向
目前針對 IgG Fc 保守糖基的偶聯技術主要靶向糖基的不同位點,各有特點:
1.核心巖藻糖:通過高碘酸鹽氧化結合酰肼反應偶聯,或代謝工程引入 6 - 硫代巖藻糖實現巰基修飾,保留抗體免疫反應性且穩定性良好;
2.唾液酸:需先酶促添加半乳糖和唾液酸,再通過氧化形成醛基進行肟連接,但易引發甲硫氨酸氧化影響 FcRn 結合,偶聯后藥物抗體比率(DAR)約 1.6;
3.半乳糖:通過 β- 半乳糖苷酶切除天然半乳糖,再經工程化半乳糖基轉移酶(GalT)連接酮基 / 疊氮修飾的半乳糖,可結合無銅點擊化學,為 SiteClick?技術基礎,適用于成像與治療雙功能 ADC 制備;
4.核心GlcNAc:本文核心技術靶點,通過 IgG 特異性內切糖苷酶切除天然糖基暴露核心 GlcNAc,再經酶促修飾與點擊化學偶聯,實現 DAR=2.0 的均一偶聯,為 GlyCLICK? 技術核心。
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針對靶向保守型 IgG Fc 聚糖的現有偶聯技術的示意圖
三、核心技術:GlyCLICK? 偶聯技術的原理與流程
GlyCLICK? 技術結合兩步酶促反應與無銅疊氮-炔烴應變促進點擊化學(SPAAC),靶向 Fc 糖基的核心 GlcNAc,實現定點、均一偶聯,核心步驟為:
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GlyCLICK 偶聯技術將兩步酶促反應與后續的無銅疊氮 - 炔基點擊化學反應相結合。
第一步:酶促脫糖基,暴露核心GlcNAc
利用鏈球菌來源的EndoS2 內切糖苷酶(Immobilized GlycINATOR),特異性水解 Fc 區的天然復雜糖基,僅保留與天冬酰胺連接的核心 GlcNAc。
該酶可水解所有 IgG 亞類的 Fc 糖基,脫糖基效率 100%,且不會破壞抗體的整體結構;酶以固定化形式存在,反應后可快速分離,避免抗體被酶降解。
第二步:酶促疊氮活化,給抗體“貼”上專屬“標簽”
通過工程化半乳糖基轉移酶 GalT (Y289L),將帶有疊氮基團(-N3)的半乳糖類似物(GalNAz),精準轉移至暴露的核心 GlcNAc 上。工程化酶的底物特異性被改造,可高效識別 GlcNAc 并連接 GalNAz,實現 Fc 區兩個位點的精準活化;疊氮基團為生物正交基團,在體內不會與其他分子發生非特異性反應,為后續偶聯提供 “專屬接口”。
第三步:無銅點擊化學,實現藥物與抗體的精準“牽手”
利用無銅疊氮 - 炔烴應變促進點擊化學(SPAAC),讓疊氮活化的抗體與環辛炔修飾的細胞毒性藥物發生共價結合,形成穩定的三唑鍵。無需銅離子催化,避免銅離子對抗體和細胞的毒性,反應條件溫和(25℃避光過夜),適合生物大分子;點擊化學的反應特異性接近 100%,僅在疊氮與環辛炔之間發生反應,確保偶聯的位點專一性;
最終得到 Fc 區兩個位點定點偶聯的 ADC,DAR 精準為 2.0,無雜化產物。
四、技術優勢:均一性、功能性與生物學活性
1.高度均一:偶聯后 DAR 精準為 2.0,疏水相互作用色譜(HIC)呈現單一均一峰,無雜化產物;
2.保留抗原結合能力:表面等離子體共振(SPR)分析顯示,偶聯后的 ADC 與親本抗體的抗原結合親和力無顯著差異(曲妥珠單抗 KD=1.33 nM,偶聯后 KD=1.52 nM);
3.優化的藥代與安全性:脫糖基化破壞了抗體與 Fc-γ 受體的相互作用,降低脫靶效應,同時保留與 FcRn 的結合,維持正常的體內循環半衰期;
4.高效抗腫瘤活性:以抗 uPARAP 抗體偶聯 PBD 二聚體毒素為例,該方法制備的ADC 在體外可高效殺傷腫瘤細胞,對肉瘤患者原代樣本有效,且在體內僅需 2 mg/kg 單劑量即可治愈荷瘤小鼠。
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