二価脳シャトルは、トランスフェリン受容体への一価結合により抗体の取り込みを増加させます

血液脳関門（BBB）は、脳障害の免疫療法と抗体ベースの診断の発症を妨げる脳への抗体の通過の障害です。本研究では、受容体を介したトランスサイトーシスによってBBBを介して抗体を積極的に輸送するための脳シャトルを開発しました。したがって、トランスフリン受容体（TFR）抗体8D3の2つの単一鎖可変フラグメント（SCFV）をMAB158の光鎖に組み合わせて融合しました。これは、アルツハイマー病（AD）の病因に関与するAβプロトフィブリルに選択的に結合する抗体（AD）に関与​​しています。。2つのTFRバインダーにもかかわらず、TFRダイマーへの二価結合を立体的に妨害する短いリンカーのために、TFRとの一価の相互作用が達成されました。この設計により、融合タンパク質の効率的な受容体を介した脳の取り込みが可能になりました。投与の2時間後、脳濃度はグラムあたりの注射用量の2〜3％であり、小分子薬に匹敵し、未修飾MAB158より80倍高かった。3日後、ADトランスジェニックマウスの脳の融合タンパク質濃度は野生型マウスよりも9倍高く、in vivoの特異性が高いことを示しています。したがって、当社の革新的な組換え設計により、MAB158脳の取り込みが著しく増加し、Aβ免疫療法の改善の強力な候補となり、ADの治療効果の早期診断と評価のためのPETラジオリガンドとしての候補になります。さらに、このアプローチは、脳内の任意のターゲットに適用できます。

The blood-brain barrier (BBB) is an obstacle for antibody passage into the brain, impeding the development of immunotherapy and antibody-based diagnostics for brain disorders. In the present study, we have developed a brain shuttle for active transport of antibodies across the BBB by receptor-mediated transcytosis. We have thus recombinantly fused two single-chain variable fragments (scFv) of the transferrin receptor (TfR) antibody 8D3 to the light chains of mAb158, an antibody selectively binding to Aβ protofibrils, which are involved in the pathogenesis of Alzheimer's disease (AD). Despite the two TfR binders, a monovalent interaction with TfR was achieved due to the short linkers that sterically hinder bivalent binding to the TfR dimer. The design enabled efficient receptor-mediated brain uptake of the fusion protein. Two hours after administration, brain concentrations were 2-3% of the injected dose per gram brain, comparable to small molecular drugs and 80-fold higher than unmodified mAb158. After three days, fusion protein concentrations in AD transgenic mouse brains were 9-fold higher than in wild type mice, demonstrating high in vivo specificity. Thus, our innovative recombinant design markedly increases mAb158 brain uptake, which makes it a strong candidate for improved Aβ immunotherapy and as a PET radioligand for early diagnosis and evaluation of treatment effect in AD. Moreover, this approach could be applied to any target within the brain.