ナノボディ/VHHドメインのEGFR阻害メカニズムの構造評価

表皮成長因子受容体（EGFR）は、ヒト癌に関与しており、抗体ベースの薬物を含むいくつかのクラスの治療薬の標的です。ここでは、3つの抑制性ナノボディ、重鎖のみの抗体のさまざまなドメイン（VHH）を備えた複合体におけるEGFRの細胞外領域のX線結晶構造について説明します。最小の天然抗原結合モジュールであるVHHドメインは、診断および治療用途のために容易に設計されています。3つのVHHドメインはすべて、リガンド誘発EGFRの活性化を防ぎますが、2つの異なるメカニズムを使用します。7D12は、セツキシマブと同様の方法でエグフルへのリガンド結合を立体的にブロックします。EGA1と9G8は、EGFRドメインII/III接合部の近くでエピトープに結合し、高親和性リガンド結合と二量体化に必要な受容体立体構造の変化を防ぎます。このエピトープは、凸VHHパラトープにアクセスできますが、モノクローナル抗体の平らなパラトープにはアクセスできません。これらのVHHドメインの結合と阻害のモードを評価することは、腫瘍イメージングおよび/または癌療法のためにそれらを開発するのに役立ちます。

The epidermal growth factor receptor (EGFR) is implicated in human cancers and is the target of several classes of therapeutic agents, including antibody-based drugs. Here, we describe X-ray crystal structures of the extracellular region of EGFR in complex with three inhibitory nanobodies, the variable domains of heavy chain only antibodies (VHH). VHH domains, the smallest natural antigen-binding modules, are readily engineered for diagnostic and therapeutic applications. All three VHH domains prevent ligand-induced EGFR activation, but use two distinct mechanisms. 7D12 sterically blocks ligand binding to EGFR in a manner similar to that of cetuximab. EgA1 and 9G8 bind an epitope near the EGFR domain II/III junction, preventing receptor conformational changes required for high-affinity ligand binding and dimerization. This epitope is accessible to the convex VHH paratope but inaccessible to the flatter paratope of monoclonal antibodies. Appreciating the modes of binding and inhibition of these VHH domains will aid in developing them for tumor imaging and/or cancer therapy.