Регистрация / Вход
Прислать материал

14.607.21.0097

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.607.21.0097
Тематическое направление
Науки о жизни
Исполнитель проекта
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологического приборостроения с опытным производством Российской академии наук
Название доклада
Разработка антител, специфичных к интерлейкину-11, для лечения онкологических заболеваний желудочно-кишечного тракта
Докладчик
Пермяков Сергей Евгеньевич
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Разработка новых эффективных противораковых лекарственных средств представляет собой одну из приоритетных задач в области биомедицинских разработок, имеющую важное социально-экономическое значение. Многочисленные исследования на животных моделях свидетельствуют об эффективном подавлении онкогенеза путём ингибирования сигналирования интерлейкина-11 (IL-11) через его рецепторы IL-11RA и gp130. Усиленное сигналирование через IL-11 наблюдается при раке кости, молочной железы, толстого кишечника, матки, яичника, печени, легкого, поджелудочной железы, простаты, почки, желудка, и др. Описанные в литературе средства ингибирования сигналинга IL-11 не дошли до этапа клинических исследований, причем часть из них малопригодна для терапевтического применения. В этой связи, целью проекта является разработка инновационного таргетного препарата на основе моноклонального человеческого антитела, специфичного к IL-11, предназначенного для лечения онкологических заболеваний желудочно-кишечного тракта путем ингибирования сигналирования через IL-11. Задачи проекта:
- Разработка генетических конструкций, рекомбинантных белков и клеточных линий, необходимых для выполнения проекта.
- Проведение селекций из фаговых библиотек Fab-фрагментов антител человека кандидатов, специфичных к IL-11 человека и IL-11 макаки.
- Проведение матурации наиболее перспективных кандидатов.
Актуальность и новизна исследования
Разработанные на сегодняшний день антитела, специфичные к IL-11 или к его рецепторам, способные ингибировать сигналинг IL-11, не достигли стадии клинических исследований. Часть из этих антител не являются моноклональными, человеческими и специфичны к белкам мыши, что препятствует их терапевтическому применению. Другие варианты ингибирования сигналинга IL-11 (например, использование мутантных форм IL-11, либо применение низкомолекулярных веществ), не дошли до стадии клинических испытаний. Отметим, что ингибирование сигналинга IL-11 путем воздействия на рецептор gp130 сопряжено с вероятностью нежелательного подавления сигналинга многих других членов семейства IL-6, сигналирующих через gp130. В сравнении с низкомолекулярными лекарствами, лекарственные средства на основе антител обладают рядом преимуществ, обеспечивая более высокие уровни сродства к мишени (вплоть до сотых долей пМ) и селективности действия, а также существенно большие периоды полувыведения из организма (от дней до недель). Кроме того, использование человеческих антител позволяет достичь максимальной иммуносовместимости лекарственного средства. Таким образом, проводимая в проекте разработка ингибиторов сигналинга IL-11 на основе моноклональных человеческих антител, специфичных к IL-11, актуальна и обеспечивает создание перспективных кандидатных терапевтических антител.
Описание исследования

Выполнение проекта включает в себя три стадии:

1) Подготовительная фаза включает в себя получение необходимых для выполнения проекта белковых препаратов, клеточных линий, разработку необходимых методик и тестов: - создание методами генетической инженерии плазмидных векторов для бактериальной или эукариотической наработки препаратов IL-11, а также растворимой и полноразмерной форм рецепторов IL-11RA и gp130; - разработка методов получения целевых белков в миллиграммовых количествах; - разработка функционального теста для изучения ингибирования сигналирования IL-11, отслеживаемого по инактивации STAT3, на основе клеток НЕК-Blue™ IL-6, трансформированных геном рецептора IL-11RA человека.

2) Получение моноклональных человеческих антител, специфичных к IL-11 человека и макаки, ингибирующих сигналинг IL-11 через STAT3.

Получение анти-IL-11 антител проводили методом фагового дисплея с использованием коммерческих фаговых библиотек Fab-фрагментов человеческих антител, разработанных ООО "АНТЕРИКС". Проводили три раунда селекции фаговых частиц, несущих Fab-фрагменты, специфичные к препаратам рекомбинантного IL-11 человека и макаки, что позволяет получить кандидаты, кроссреактивные к обоим IL-11. Сродство кандидатов к IL-11 измеряли методами иммуноферментного анализа и спектроскопии поверхностного плазмонного резонанса. Функциональные Fab-фрагменты антител переводили методами генетической инженерии в формат полноразмерного антитела человека подкласса IgG1. Ингибирование антителами IL-11-индуцированного STAT3 сигналирования изучали на клеточной линии НЕК-Blue™ IL-6, трансформированной геном рецептора IL-11RA человека (см. п.1).

3) Получение второго поколения моноклональных человеческих антител, специфичных к IL-11 человека и макаки, ингибирующих сигналинг IL-11 через STAT3.

На основе наиболее функционально активного кандидата, полученного на стадии 2 проекта, методом фагового дисплея проводили матурацию, направленную на улучшение функциональных свойств кандидата. Из матурационных фаговых библиотек Fab-фрагментов антител человека выбирали кандидатов, специфичных к IL-11 человека и макаки. Функциональные Fab-фрагменты антител переводили методами генетической инженерии в формат полноразмерного антитела человека подкласса IgG1.

Результаты исследования

Проведены селекции из трех синтетических и двух наивных коммерческих фаговых библиотек Fab-фрагментов человеческих антител кандидатов, специфичных к IL-11. На каждой из использованных библиотек проведены три раунда селекции фаговых частиц, несущих Fab-фрагменты, специфичные к препаратам рекомбинантного IL-11 человека (два раунда селекции) и макаки (один раунд селекции), что позволяет получить Fab-фрагменты, кроссреактивные к обоим IL-11. Использованы две схемы селекции, отличающиеся порядком презентации антигенов. Проведен скрининг свыше 1200 отобранных Fab-фрагментов, секретированных в штамме E. coli BL21-Gold(DE3), на предмет их специфичности к IL-11 человека. Получены свыше 80 позитивных кандидатов, из которых свыше 10 кандидатов уникальны по CDR-участкам тяжелой цепи. Сродство отобранных Fab-фрагментов антител к IL-11 человека достигает 0,2 нМ. Показана способность выбранных Fab-фрагментов ингибировать связывание IL-11 человека с внеклеточным сегментом рецептора IL-11 и протеолипосомами, несущими полноразмерный рецептор IL-11RA человека (эффект от 39% до 93%). Семь функциональных Fab-фрагментов антител переведены в формат полноразмерного антитела человека подкласса IgG1. Сродство полученных антител к IL-11 человека/макаки достигает 7 пМ. Показана способность полученных антител ингибировать связывание IL-11 человека с внеклеточным сегментом рецептора IL-11 и протеолипосомами, несущими полноразмерный рецептор IL-11RA человека (эффект от 39% до 76%). Для пяти анти-IL-11 антител показана способность ингибировать сигналирование IL-11 через STAT3 при терапевтически значимых концентрациях антитела (эффект 50-70%). Функциональные антитела характеризуются высокой тепловой и агрегационной стабильностью, а также устойчивостью к сывороточным протеазам. На основе наиболее функционально активного анти-IL-11 кандидата создана матурационная фаговая библиотека Fab-фрагментов антител человека с измененными методом шаффлинга CDR-участками легкой цепи (репертуар 109). Использованы две схемы селекции клонов, специфичных к IL-11 человека и макаки. Скринингом свыше 3200 бактериально секретированных Fab-фрагментов выявлены около 120 клонов, специфичных к IL-11 человека, из которых уникальны 9 клонов. На основе клона, обладающего минимальной кинетической константой диссоциации комплекса с IL-11, создана фаговая библиотека Fab-фрагментов антител с рандомизированными по типу NNK шестью остатками CDR3-участка тяжелой цепи. Скринингом свыше 1200 бактериально секретированных Fab-фрагментов выявлены около 80 клонов, специфичных к IL-11 человека, из которых уникальны 5 клонов. Сродство полученных клонов к IL-11 и их способность к ингибированию взаимодействия IL-11 с внеклеточным доменом IL-11RA сопоставимы с таковыми для кандидатов первого поколения. Функциональные кандидаты переведены в формат полноразмерного антитела. Полученные при выполнении проекта антитела не имеют прямых аналогов в мире. По сравнению с ближайшими аналогами, разрабатываемые антитела обладают преимуществами, позволяющими рассчитывать на получение продукта, превосходящего по своим свойствам ближайшие аналоги.

Практическая значимость исследования
Разрабатываемые в проекте антитела, специфичные к IL-11, предназначены для проведения дальнейших этапов разработки лекарственного средства, доклинических и клинических исследований. Поскольку усиленное сигналирование через IL-11 наблюдается при целом спектре онкологических заболеваний (рак кости, молочной железы, толстого кишечника, матки, яичника, печени, легкого, поджелудочной железы, простаты, почки, желудка, и др.), а данные многочисленных исследований на животных моделях свидетельствуют об эффективном подавлении онкогенеза путём ингибирования сигналирования IL-11 через его рецепторы, высокоселективное блокирование сигналирования IL-11 разрабатываемыми в проекте антителами способно стать основой инновационного подхода к лечению самых различных онкозаболеваний. Предположительно, разрабатываемый препарат будет наиболее эффективен в отношении метастазирующих форм опухолей. В случае отсутствия на момент вывода конечного продукта на рынок лекарственных средств, действующих по принципу ингибирования сигналирования IL-11, конечный продукт проекта имеет прекрасные перспективы на глобальном рынке онкопрепаратов, исчисляющемся десятками миллиардов долларов США и имеющем устойчивую тенденцию к росту на уровне 6% в год (по данным Business Insights Ltd).