基本残基が挟まれたシステインを介した線維芽細胞成長因子1とモノメチルアウリスタチンEの高収量部位特異的共役

部位固有のコンジュゲーションは、標的がん療法に適した抗体薬物コンジュゲート（ADC）を含むタンパク質コンジュゲートの開発における主要な傾向です。ここでは、いくつかのタイプの肺、乳房、ガソリン癌で過剰発現しているFGF受容体（FGFRS）の天然リガンドである線維芽細胞成長因子1（FGF1）への細胞毒性薬の特定の付着のための非常に効率的な戦略を提示します。したがって、魅力的な分子標的です。最近、モノメチルアウリスタチンE（VCMMAE）に融合したFGF1は、表面にFGFRを提示する細胞に対して非常に細胞毒性があり、抗体に代わる標的剤として使用できることを示しました。残念ながら、マレイミド化学を介した内因性FGF1システインまたはN末端で導入されたシステインへの共役は、低収量で進行し、非脱線産物につながりました。共役を改善するために、どちらかのFGF1末端に新しいLys-Cys-Lysモチーフを導入しました。これにより、システイン反応性が向上し、結合の定義された部位と95％を超える収量を含むFGF1コンジュゲートを得ることができました。FGFRを発現する癌系統を使用して、FGFR1陰性細胞と比較して、得られたC末端FGF1-VCMMAEコンジュゲートとその選択的エンドサイトス症の特定の細胞毒性を確認しました。システインを含む短いシーケンスと積極的に帯電したアミノ酸を含む短いシーケンスの導入に依存するこのシンプルで強力なアプローチは、他のタンパク質の部位固有の化学修飾の効率を改善するために普遍的に使用できます。

Site-specific conjugation is a leading trend in the development of protein conjugates, including antibody-drug conjugates (ADCs), suitable for targeted cancer therapy. Here, we present a very efficient strategy for specific attachment of a cytotoxic drug to fibroblast growth factor 1 (FGF1), a natural ligand of FGF receptors (FGFRs), which are over-expressed in several types of lung, breast, and gastric cancers and are therefore an attractive molecular target. Recently, we showed that FGF1 fused to monomethylauristatin E (vcMMAE) was highly cytotoxic to cells presenting FGFRs on their surface and could be used as a targeting agent alternative to an antibody. Unfortunately, conjugation via maleimide chemistry to endogenous FGF1 cysteines or a cysteine introduced at the N-terminus proceeded with low yield and led to nonhomogeneous products. To improve the conjugation, we introduced a novel Lys-Cys-Lys motif at either FGF1 terminus, which increased cysteine reactivity and allowed us to obtain an FGF1 conjugate with a defined site of conjugation and a yield exceeding 95%. Using FGFR-expressing cancer lines, we confirmed specific cytotoxity of the obtained C-terminal FGF1-vcMMAE conjugate and its selective endocytososis as compared with FGFR1-negative cells. This simple and powerful approach relying on the introduction of a short sequence containing cysteine and positively charged amino acids could be used universally to improve the efficiency of the site-specific chemical modification of other proteins.