基于犬IgG Fc片段的基因工程抗体的构建及其长效机制研究

There is no consistent conclusion regarding the correlation between the long-term efficacies and the characteristics or mechanisms of engineered antibodies inside the body. In this project, we aim to generate a panel of small monomers based on dog sourced IgG Fc. We will screen high affinity single-chain antibodies against different diseases targets and then fuse the single-chain antibodies with the Fc-derived small monomers to generate some novel antibody constructs with small size, high binding affinity and long half-life. At the same time, we will explore the long-acting mechanism of the functionalized Fc and novel engineered antibodies in animal body from the structure of Fc, the structure of the complex of Fc/FcRn and the fusion protein of scFv-Fc, the affinity of scFv-Fc and FcRn, the half-life of scFv-Fc.The pharmacodynamic and pharmacokinetic properties of novel long-acting engineered antibodies will also be investigated in this project. This project could aid for providing the theoretical basis for the development of long-acting antibody medicine, long-acting vaccines, Fc mediated preparations using functionalized Fc in veterinary field.

在机体内，工程化抗体的长效性到底是与抗体的什么特性或机制有关，目前还没有一致的结果。本项目拟在基于犬抗体恒定区构建一系列小分子量Fc片段，同时，筛选针对不同疾病靶点的单链抗体，并将单链抗体与源于犬抗体恒定区的Fc片段进行融合，构建一类分子量小、靶向性好、半衰期长等性质的新型长效基因工程抗体。从Fc结构、Fc/FcRn复合物结构、scFv-Fc结构、scFv-Fc/FcRn亲合力、scFv-Fc半衰期等方面来研究功能化Fc片段及新型基因工程抗体在动物体内的长效机制，并对新型长效基因工程抗体在动物体内的药效、药代进行深入研究。以期为兽医领域利用功能化Fc在长效抗体药物、长效疫苗、Fc介导的制剂研发等方面提供理论依据。

抗体药物之所以具有体内较长的半衰期，是因为IgG的Fc结构域与它的Fc新生受体（FcRn）相互作用的结果。Fc片段作为新型载体蛋白与药物融合或偶联后可以显著增加许多临床候选药物的半衰期，进而显著提高疗效。在本项目中，利用重组鸡源单链片段变量（scFv）抗体（大分子）和化学药物氟苯尼考（小分子）验证了工程化的IgG Fc片段可以延长药物在体内的半衰期并增加疗效。本研究将scFv与CH2、CH3和Fc分别融合产生的scFv-CH2、scFv-CH3和scFv-Fc重组抗体在小鼠体内对scFv均具有不同程度的半衰期延长，其中Fc的半衰期延长效果最明显。通过化学方法将氟苯尼考与Fc偶联产生的Fc-florfenicol偶联物不仅延长了氟苯尼考的血液半衰期，而且具有更好的治疗性能。我们还发现基于禽IgY-scFv来源的更小分子的多肽，在动物临床样品的检测和对病毒感染细胞的保护性能方面与scFv具有相当的效果。以上研究结果揭示了IgG Fc片段作为新型载体蛋白可以显著提高药物的药代动力学特征，为未来精确定位Fc关键片段或关键氨基酸的研究提供了基础数据和理论支撑。