利用酵母单链抗体展示库技术筛选抗人FGFR1的全人源单链抗体(scFv)及将其用于肺癌诊断成像的研究

Non-small-cell lung cancer (NSCLC) is a kind of poor prognosis malignant tumor with high incidence. Lung squamous carcinoma accounts for about 30% of non-small-cell lung cancer. Compared with lung adenocarcinoma, on which the personalized therapy has made great progress, the diagnosis and therapy on lung squamous carcinoma are still developed slowly. Recent studies suggest that FGFR1 amplification is a potential molecular target of lung squamous carcinoma, which showed a new direction of lung squamous carcinoma targeting diagnosis and therapy. Based on these, in this study, we will use a new developed yeast display single chain antibody (scFv) library to screen high affinity of humanized scFv against human FGFR1. To improve the thermal, serum stability, affinity as well as in vivo blood half-life of scFv, We will engineer an scFv-Fc (from human IgG1) fusion protein. Cell experiments and mouse models will be performed to evaluate the affinity and stability of the scFv-Fc fusion protein. In the end, by using the near infrared optical in vivo imaging (NIR) technology, we will investigate the tumor targeting function of fluorescence labeled scFv-Fc fusion protein on both subcutaneous tumor model and lung metastasis model in vivo. In summary, we expect to screen and develop the high affinity scFv-Fc fusion protein as a FGFR1-targeted imaging reagent for non-small-cell lung cancer diagnosis, which may help us develop a scFv-Fc-drug conjugates for non-small-cell lung cancer therapy in the future.

非小细胞肺癌（NSCLC）是一种预后恶劣的高发恶性肿瘤,肺鳞癌占非小细胞肺癌的30%左右。相较近年来个体化靶向治疗进展迅速的肺腺癌，肺鳞癌研究极其滞后，缺乏临床有效的靶向药物及诊断试剂。近年来的研究提示FGFR1扩增可能是肺鳞癌特有的分子标志，针对FGFR1靶点的治疗及诊断方法的研究是肺鳞癌的靶向治疗研究领域的新方向。本研究中，我们将用近几年来新发展出的酵母单链抗体展示库技术筛选针对FGFR1靶蛋白的高亲和力全人源的单链抗体，进而构建单链抗体与人IgG1的Fc段的融合蛋白，以提高单链抗体的亲和力、稳定性及体内血液半衰期。然后将该融合蛋白进行荧光标记，用近红外光学活体成像（NIR）的方法，分别考察其在小鼠皮下肿瘤模型和肺转移模型上的肿瘤靶向性，从而为今后开发基于该单链抗体的针对肺鳞癌的分子诊断试剂提供了重要的理论依据，并且为今后发展以FGFR1为靶点的抗体药物打下良好的前期基础。

项目背景：非小细胞肺癌（NSCLC）是一种预后恶劣的高发恶性肿瘤，相较近年来个体化靶向治疗进展迅速的肺腺癌，肺鳞癌研究极其滞后，缺乏临床有效的靶向药物及诊断试剂。近年来的研究提示FGFR1扩增可能是肺鳞癌特有的分子标志，针对FGFR1靶点的治疗及诊断方法的研究是肺鳞癌的靶向治疗研究领域的新方向。.研究内容：本研究中，我们用近几年来新发展出的酵母单链抗体展示库技术筛选针对FGFR1靶蛋白的高亲和力全人源的单链抗体，另外还筛选了若干个包括B7H4、SP17、FZD10等等肿瘤靶点的单链抗体。然后进行荧光标记，用近红外光学活体成像（NIR）的方法，考察了其在小鼠皮下肿瘤模型上的肿瘤靶向性，从而为今后开发基于该单链抗体的针对肿瘤的分子诊断试剂提供了重要的理论依据，并且为今后发展以FGFR1和B7H4等为靶点的抗体药物打下良好的前期基础。.实验结果：为了提高蛋白表达效率，我们建立了有效的蛋白表达系统，其中对于某些常规表达方式无法制备或者制备产量极低的蛋白，我们的系统都能大大提高其表达量。利用该系统我们已经从酵母单链抗体展示库中，筛选得到FGFR1、B7-H4、TEM1、TEM5、SP17、FZD10、ENDRB 等多个肿瘤靶抗原的特异性单链抗体。用亲和力最高的B7H4的单链抗体用荧光标记，裸鼠皮下接种高表达B7H4的肺癌细胞A549，尾静脉分别注射标记好的B7H4 scFv和同源对照抗体，证明我们的单链抗体能够特异性结合B7H4靶抗原。.科学意义：不论是后续文章发表或是专利申请、成果转化都具有极大的发展前景。单链抗体的应用范围广，近年非常热的肿瘤T细胞疗法CAR-T就是基于单链抗体来设计的，单链抗体（scFv）是T 细胞嵌合抗原受体的核心部分，CAR-T 细胞就是依靠表面修饰针对不同抗原的单链抗体，来靶向不同的肿瘤抗原，scFv 相当于CAR-T 细胞的眼睛和向导，将CAR-T 细胞靶向带到肿瘤部位使其发挥免疫杀伤作用。另外如果将单链抗体偶联荧光素可制成诊断试剂；偶联小分子毒素可制成靶向杀伤药物；偶联纳米材料可制成药物靶向载体；还可以改造成全抗体或其他功能性抗体进行免疫治疗。应用广泛，开发前景巨大。.