通过对抗体可变区的改造提高抗体体内代谢半衰期

延长抗体体内半衰期可降低抗体的临床用量和用药频率，是第二代治疗性抗体发展的重要方向。通过对抗体Fc段进行改造以提高其在细胞内与新生儿受体FcRn的亲和力，从而增强FcRn对抗体细胞内降解的保护作用，可有效延长抗体的半衰期。研究表明，通过对抗体可变区改造同样可以减缓抗体的清除并且不易引起免疫原性问题。本研究拟建立一种非FcRn途径的延长抗体半衰期的方法。以一株自主研发的抗VEGF功能抗体为研究对象，对抗体可变区进行改造，以期获得体内半衰期明显延长的突变体抗体。研究方案：通过计算机同源模建获得突变信息，通过计算机辅助分子设计结合突变库筛选的方法，一方面降低抗体分子的等电点以减少内皮细胞的非特异性吞噬，降低其进入细胞被降解的机会；另一方面通过促进抗原抗体复合物在细胞内的解离来实现抗体的循环再利用，达到延长其半衰期的目的。不仅为我国提供全新的抗体候选药物，也为其他有价值功能抗体改造提供技术支持。

本研究主要围绕改善一株抗VEGF高亲和力抗体amv6半衰期较短的科学问题进行。研究中发现导致amv6体内半衰期短的原因是由于其结构不稳定，体外放置或进入体内后与VEGF结合活性迅速丢失所致。因此调整研究路线围绕提高amv6的稳定性深入展开。并取得了突破性进展。首先，计算机分子模建和分子对接获得VEGF与amv6复合物分子结构，并结合CDR区丙氨酸扫描对结构进行修正和调整，获得较准确的复合物结构模型。进而，避开影响亲和力的关键氨基酸，采用经验法、局部结构熵法及结构分析法对amv6进行突变体设计，寻找提高热稳定性的关键氨基酸，共获得了稳定性提高的轻链单点突变体11个和重链单点突变体7个，将所获得的单点氨基酸进行进一步组合突变，有些突变体稳定性进一步不同程度提高，最高提高了7°C。相应地，突变体抗体的体外放置稳定性和体内代谢也得到明显改善，从50h延长至100h以上。同时，通过改变抗体轻重链界面稳定性提高抗体结构稳定性，获得了另一株稳定性进一步提高的抗体amv4，并将amv6中稳定性提高的位点平移到amv4上，获得了同样改善稳定性的效果，提示增强稳定性的位点具有一定的普适性，对其他抗体的稳定性改造具有借鉴和指导作用。进一步地，对amv4的LCDR3和HCDR2进行进一步的改造，获得了亲和力和稳定性进一步提高的突变体，体内半衰期延长至约140h，延长近3倍。