組み合わせコドン突然変異誘発と誤差が発生しやすいPCRによる抗体の親和性成熟

治療的モノクローナル抗体の親和性成熟は、結合速度論や親和性の改善など、望ましい特性を達成するために一般的に適用されます。現在、多彩な抗体ライブラリまたはその選択の生成に関する普遍的に受け入れられているプロトコルはありません。ここでは、酵母ベースのシングルチェーン可変フラグメント（SCFV）発現システムを使用してアフィニティ成熟を実行し、2つの突然変異誘発方法を比較しました。V（d）j領域全体にわたるランダム変異誘発と、誤差を起こしやすいPCR、および新しい組み合わせ変異誘発プロセスプロセス相補性決定領域（CDR）に限定されます。よく知られている免疫腫瘍標的タンパク質に対する4つのヒト抗体に、突然変異誘発の両方の方法を適用しました。詳細なシーケンス分析では、エラーが発生しやすいPCRメソッドのSCFVの全長にわたって均等な変異分布と、組み合わせメソッドのCDRのほぼ排他的ターゲティングが示されました。各標的抗体および突然変異誘発法に異なる突然変異誘発プロファイルがありましたが、両方の方法が同様の効率でSCFV親和性を改善することがわかりました。親和性患者のサブセットが全長免疫グロブリンとして発現した場合、測定されたアフィニティ定数はそれぞれのSCFVのものとほとんど匹敵しましたが、全長抗体はターゲットの1つのSCFV対応物よりも劣っていました。さらに、全長抗体に対する親和性の改善は、細胞表面発現抗原または免疫チェックポイントのブロッキング能力の改善に常に強化された結合に変換されるとは限らないことがわかりました。そして将来の研究の主題。

affinity maturation of therapeutic monoclonal antibodies is commonly applied to achieve desired properties, such as improved binding kinetics and affinity. Currently there are no universally accepted protocols for generation of variegated antibody libraries or selection thereof. Here, we performed affinity maturation using a yeast-based single-chain variable fragment (scFv) expression system to compare two mutagenesis methods: random mutagenesis across the entire V(D)J region by error-prone PCR, and a novel combinatorial mutagenesis process limited to the complementarity-determining regions (CDRs). We applied both methods of mutagenesis to four human antibodies against well-known immuno-oncology target proteins. Detailed sequence analysis showed an even mutational distribution across the entire length of the scFv for the error-prone PCR method and an almost exclusive targeting of the CDRs for the combinatorial method. Though there were distinct mutagenesis profiles for each target antibody and mutagenesis method, we found that both methods improved scFv affinity with similar efficiency. When a subset of the affinity-matured antibodies was expressed as full-length immunoglobulin, the measured affinity constants were mostly comparable to those of the respective scFv, but the full-length antibodies were inferior to their scFv counterparts for one of the targets. Furthermore, we found that improved affinity for the full-length antibody did not always translate into enhanced binding to cell-surface expressed antigen or improved immune checkpoint blocking ability, suggesting that screening with full-length antibody or antigen-binding fragment formats might be advantageous and the subject of a future study.