単一のフレームワーク足場を持つファージ変形した合成ファブライブラリからの高親和性ヒト抗体

ファージ変形した合成抗体ライブラリは、重鎖相補性決定領域（CDR）内の溶媒にさらされた位置に合成多様性を導入することにより、単一のヒトフレームワークに基づいて構築されました。テーラードコドンを使用して自然の多様性を模倣する設計戦略は、抗原、マウス血管内皮成長因子（MVEGF）に結合した抗体を生成し、100NM範囲の親和性を持つSCFVライブラリで以前に検証されていました。ライブラリのパフォーマンスを向上させるために、アミノ酸組成とCDRの長さを変化させることにより、単独および二価抗原結合フラグメント（FAB）ライブラリを構築し、さまざまなCDR-H3の多様性を調査しました。MVEGFに対するサブナノモルの親和性を持つFABは、20の天然に発生するすべてのアミノ酸を含むように設計されたCDR-H3の多様性を持つライブラリーから得られました。次に、CDR-H3の長さの変動性を高め、天然CDR-H3シーケンスのアミノ酸組成を模倣したテーラードコドンを使用してライブラリを拡張しました。ライブラリは、13個のタンパク質抗原のパネルに対してテストされ、ほとんどの抗原について高親和性ファブが得られました。さらに、抗MVEGFクローンの重鎖を軽鎖CDRのライブラリーで再結合し、低ナノモルから低ピコモールまで親和性を改善しました。結果は、高親和性のヒト抗体を、単一の足場に完全に合成CDRが表示されたライブラリから生成できることを実証しました。

Phage-displayed synthetic antibody libraries were built on a single human framework by introducing synthetic diversity at solvent-exposed positions within the heavy chain complementarity-determining regions (CDRs). The design strategy of mimicking natural diversity using tailored codons had been validated previously with scFv libraries, which produced antibodies that bound to antigen, murine vascular endothelial growth factor (mVEGF), with affinities in the 100nM range. To improve library performance, we constructed monovalent and bivalent antigen-binding fragment (Fab) libraries, and explored different CDR-H3 diversities by varying the amino acid composition and CDR length. A Fab with sub-nanomolar affinity for mVEGF was obtained from a library with CDR-H3 diversity designed to contain all 20 naturally occurring amino acids. We then expanded the library by increasing the variability of CDR-H3 length and using tailored codons that mimicked the amino acid composition of natural CDR-H3 sequences. The library was tested against a panel of 13 protein antigens and high-affinity Fabs were obtained for most antigens. Furthermore, the heavy chain of an anti-mVEGF clone was recombined with a library of light chain CDRs, and the affinity was improved from low nanomolar to low picomolar. The results demonstrated that high-affinity human antibodies can be generated from libraries with completely synthetic CDRs displayed on a single scaffold.