酶催化抗体糖基化改造与ADC定点偶联方法研究

Antibody glycosylation is crucial for its bioligical functions. A glycoengineered antibody is to manipulate the strucutres of N-glycans for better activity. As the new generation antibody drugs, glycoengineered antibody and antibody drug conjugates (ADC) have become the reserach focus in pharmceutical industry. In our preliminary research, we have established an enzymatic glycosyaltion technology for preparation of glycoengineered antibodies. In current project, our major goal is to chemically manipulate bio-molecules and explore the role of detailed glycan structure in antibody activity. We sought to develop and improve the novel technology of enzymatic glycosylation modification of antibody using N-glycan substrate library prepapred via a "one-pot" approach to break through the production limit of fine glycan structure antibodies and to screen for better activity. Meanwhile, functional groups were introduced onto glycans via the enzymatic glycosylation for site-specific conjugation with small-molecule cytotoxic drugs by bioorthogonal methods. This present an innovative approach for ADC site-specific and quantitative conjugation based on antibody glycans.

抗体糖基化结构对抗体的生物学功能起到至关重要的作用，控制糖链结构来调节抗体活性被称为糖工程抗体。糖工程抗体与抗体药物偶联物(ADC)作为新一代抗体药物已经成为研发的热点。我们前期研究中初步建立了酶催化抗体糖基化改造技术，用于制备药效优化的糖工程抗体。本课题旨在运用化学方法改造生物大分子，探索精确糖链结构对抗体生物学活性的影响；系统性发展和完善一套新颖的糖苷酶催化抗体N-糖链修饰的方法，利用“一锅法”制备的N-糖链底物库，突破精确糖链结构抗体难以制备的局限，筛选糖基化优化的糖工程抗体；同时在酶催化糖基化反应中在糖链上定点引入特殊官能团，利用相应的生物兼容反应偶联小分子细胞毒药物，实现基于抗体糖链的ADC定点定量偶联方法的创新。

治疗性抗体药物的糖基化结构与药物性质、生物学功能关系密切，发展新颖的抗体糖工程技术以及基于糖链定点的抗体药物偶联技术，为该领域提供了新方向、新思路、新方法，具有重要的研究意义与应用价值。本课题主要围绕两方面开展研究，一是建立和发展新型酶催化抗体糖工程改造方法制备各种均一结构糖型的抗体药物，并优化抗体药物成药性；二是建立基于糖链定点的抗体药物偶联物（ADC）技术，实现高度均质化ADC药物的设计和生物活性优化。在课题的实际执行期间，在酶催化抗体糖工程改造技术方面，从酶和底物两方面考察酶催化反应效率，完善了Endo糖苷酶、岩藻糖水解酶的催化性能，扩展了天然和非天然糖链底物的应用，提高了糖工程抗体药物的ADCC活性和热稳定性；在基于糖链定点ADC的偶联技术和结构优化方面，建立了新型糖链定点偶联策略，优化了糖链定点ADC的结构，考察了ADC的抗肿瘤活性、热稳定性、聚集稳定性等生物学功能。两个方面的工作有机地结合，既建立了新颖的酶催化抗体糖工程改造方法学基础研究，又开展了基于该方法的新型糖工程抗体和ADC药物的应用研究，全面地完成了研究计划预期的目标。