インスリン様成長因子-1受容体を標的とする単一ドメイン抗体であるIGF1R5の脳送達

中枢神経系（CNS）標的に到達する薬物および治療抗体の能力は、血液脳関門（BBB）によって大幅に減少します。BBBを介した天然タンパク質リガンドの輸送の原因となる受容体媒介トランスサイトーシス（RMT）は、脳への薬物送達を増やす方法として特定されました。この研究では、BBBでインスリン様成長因子1受容体（IGF1R）に結合する単一ドメイン抗体（SDAB）であるIGF1R5を特徴付けました。BBBを越えないでください。表面プラズモン共鳴結合分析により、複数の種からのIgf1R5のIGF1Rに対する種の交差反応性が実証されました。SDABSの短い血清半減期を克服するために、IGF1R5をヒト（HFC）またはマウスFCドメイン（MFC）に融合しました。NおよびC末端MFC融合の両方のIGF1R5は、in vitroでラットBBBモデル（SV-ARBEC）全体での移動の強化を示しました。脳脊髄液および血管枯渇した脳実質分画におけるHFC-IGF1R5のレベルの増加により、IGF1R5がin vivoでBBBを通過する能力がさらに確認されました。次に、このキャリアが、ニューロテンシンとガラニンの低体温および鎮痛特性をそれぞれ測定することにより、BBB全体で薬理学的に活性なペイロードをフェリーすることができるかどうかをテストしました。IGF1R5-HFCのニューロテンシンへの融合は、コア温度の用量依存性の低下を誘発しました。IGF1R5-MFCに化学的に関連していたガラニンによる痛覚過敏の逆転は、炎症性疼痛のハーグリーブスモデルを使用して実証されました。まとめると、我々の結果は、IGF1Rに対するIGF1R5などの適切な抗体が、CNSアプリケーションの治療カルゴーの送達のためのRMTキャリアとして適しているという概念の証明を提供しました。

The ability of drugs and therapeutic antibodies to reach central nervous system (CNS) targets is greatly diminished by the blood-brain barrier (BBB). Receptor-mediated transcytosis (RMT), which is responsible for the transport of natural protein ligands across the BBB, was identified as a way to increase drug delivery to the brain. In this study, we characterized IGF1R5, which is a single-domain antibody (sdAb) that binds to insulin-like growth factor-1 receptor (IGF1R) at the BBB, as a ligand that triggers RMT and could deliver cargo molecules that otherwise do not cross the BBB. Surface plasmon resonance binding analyses demonstrated the species cross-reactivity of IGF1R5 toward IGF1R from multiple species. To overcome the short serum half-life of sdAbs, we fused IGF1R5 to the human (hFc) or mouse Fc domain (mFc). IGF1R5 in both N- and C-terminal mFc fusion showed enhanced transmigration across a rat BBB model (SV-ARBEC) in vitro. Increased levels of hFc-IGF1R5 in the cerebrospinal fluid and vessel-depleted brain parenchyma fractions further confirmed the ability of IGF1R5 to cross the BBB in vivo. We next tested whether this carrier was able to ferry a pharmacologically active payload across the BBB by measuring the hypothermic and analgesic properties of neurotensin and galanin, respectively. The fusion of IGF1R5-hFc to neurotensin induced a dose-dependent reduction in the core temperature. The reversal of hyperalgesia by galanin that was chemically linked to IGF1R5-mFc was demonstrated using the Hargreaves model of inflammatory pain. Taken together, our results provided a proof of concept that appropriate antibodies, such as IGF1R5 against IGF1R, are suitable as RMT carriers for the delivery of therapeutic cargos for CNS applications.