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科研助攻 | 第三代 ADCs 偶联方式之糖基偶联

小 M MCE 抑制剂
2024-09-04


偶联技术作为开发 ADCs 的关键点,早已成为研究的热门。各大公司也纷纷将下一代 ADCs 的偶联方式瞄准了糖基偶联,小 M 这就带各位了解一下糖基偶联到底有什么魅力!


ADC (Antibody-Drug-Conjugates),也叫抗体偶联药物,顾名思义,就是将单克隆抗体与细胞毒性药物通过连接子共价连接,利用抗体的特异性将药物精准递送到肿瘤细胞中。作为一种新型疗法,其兼具药物的杀伤性及抗体的靶向性,能够极大改善肿瘤治疗的效果。


设计一个成功的 ADCs 不仅需要关注连接子的稳定性和药物的有效释放,还需要关注其中的偶联技术[1][2]糖基偶联作为一种定点偶联技术,可以得到在循环系统中稳定的 ADC 化合物,相比随机偶联具有更好的治疗效果,是目前 ADC 领域的研究热点之一。

ADC 的糖基偶联大多作用于 IgG 型抗体,该抗体 Fc 端的每个重链 CH2 结构域 N297 位置存在着保守的糖基化位点,因结合位点远离抗体抗原结合的功能结构域,不会影响抗体抗原的结合。

在该抗体的结合位点上具有不同类型的糖基,这些糖基可被糖苷内切酶酶切,从而曝露出 N-乙酰氨基葡萄糖,经叠氮修饰后的 N-乙酰半乳糖胺利用糖基转移酶连接到抗体的 N-乙酰氨基葡萄糖上。被叠氮修饰后的抗体进一步与双环酮修饰的连接子-毒素发生点击化学反应,得到糖链定点 ADC 化合物 (glycosite-specific ADCs, gsADCs)[3]。



  糖基偶联的优势:1) 糖基偶联的位点远离抗原抗体结合区,使得 gsADC 具有不影响抗原抗体结合、稳定性好的优势。2) 直接与糖链偶联,不需要设计氨基酸序列,并且能够不改变抗体结构,不用进行抗体工程化改造、不引入非天然氨基酸,可以显著降低生产制造的成本





两酶三步法





此方法首先通过糖苷内切酶 (Endo SEndo S2) 酶切抗体 N297 位置的糖,再由糖基转移酶 (beta-1,4-Galactosyltransferase) 引入叠氮基,最后利用叠氮与环辛炔反应形成稳定的 ADC[3]。

图 1. 两酶三步法制备策略[3]





一酶两步法





相较于两酶三步法而言,单酶催化操作更简便,步骤也更简单。JSKN003 即是采用糖基定点偶联平台开发的新型靶向 HER2 双表位的抗体偶联药物 (ADC):将抗体分子 KN026 重链糖基经过点击化学反应获得 DAR 值约为 4 的定点修饰抗体偶联物。JSKN003 能够结合肿瘤细胞表面的 HER2,通过 HER2 介导的细胞内吞释放有效载荷,发挥抗肿瘤作用。

  图 2. 一酶两步法制备策略。 





单酶一步法





该技术被命名为第二代 GL-DisacLinkTM。研究人员筛选并测试了不同的糖底物和糖苷内切酶,发现 Endo S2 和 LacNAc 的组合可以直接实现野生型抗体的糖基化改造,并且 LacNAc 半乳糖第 6 位的修饰不会影响 Endo-S2 的转糖基活性,有利于连接小分子毒素。

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 图 3. “一步法”制备策略[4]
在随后的研究中,将小分子毒素 MMAE 在 LacNAc 半乳糖第 6 位偶联,制备了 LacNAc-VC-PAB-MMAE 复合物,在 Endo-S2 的催化下直接实现了 MMAE 连接至抗体糖基化位点,获得了均一性的糖链定点 ADC 化合物 gsADC-2[4]。该反应不依赖于生物正交反应,制备的 ADC 与同类产品相比降低了免疫细胞毒性,保持了 FcRn 功能,具有优异的体内活性、药物代谢动力学活性及安全性。


Endo S

特异性用于从野生型 IgG 重链的壳二糖核心上切除 N-连接糖 。

Endo S2

特异性催化 N-连接寡糖的水解。 

Endo A

可以将高甘露糖型低聚糖转移到 N-乙酰氨基葡萄糖 (GlcNAc) 和葡萄糖等单糖上,形成新的低聚糖。

Endo F1

可裂解天冬酰胺连接的高甘露糖和一些杂合寡糖。 

Endo F2

可在天冬酰胺连接的复杂双触角和来自糖蛋白和糖肽的高甘露糖寡糖的壳二糖核心内进行水解。   

Endo F3

可裂解游离或天冬酰胺连接的三触角或 α1-6 岩藻糖基化的二触角寡糖,以及三氨基壳二糖核心结构。

Endo D

在连续去除 N-聚糖中的唾液酸、半乳糖和内部 GlcNAc 残基后,可水解完整 IgG 抗体的 Fc N-聚糖。 

Endo H

一种抗代谢和抗叶酸剂,可作为半抗原。

Protein O-Fucosyltransferase 1

一种糖基转移酶,其富含半胱氨酸基序作为受体糖和 GDP-焦点作为供体。

β-1,4-Galactosyltransferase 2

对供体底物 UDP-半乳糖和所有以 β1,4 连接形式转移的半乳糖具有独特的特异性。
UDP-GalNAc:β-1,3-N-acetylgalactosaminyltransferase

在 N 上合成 GalNAc:beta-1,3GlcNAc (一种新型碳水化合物结构) 和 O-聚糖。

α-1,4-N-Acetylglucosaminyltransferase 4

催化 N-乙酰葡糖胺 (GlcNAc) 转移至核心 2 支链 O-聚糖并抑制幽门螺杆菌 H. pylori 生长。




[1] Beck A,et al. Strategies and challenges for the next generation of antibody‒drug conjugatess. Nat Rev Drug Discov 2017;16:315e37.[2] Walsh SJ, et al. Site-selective modification strategies in antibody‒drug conjugatess. Chem Soc Rev 2021;50:1305-53.[3] Remon van Geel,et al. Chemoenzymatic Conjugation of Toxic Payloads to the Globally Conserved N‑Glycan of Native mAbs Provides Homogeneous and Highly Efficacious Antibody−Drug Conjugates. Bioconjug Chem. 2015 Nov 18;26(11):2233-42.[14] Wei Shia, et al. One-step synthesis of site-specific antibodyedrug conjugates by reprograming IgG glycoengineering with LacNAc-based substrates. Acta Pharmaceutica Sinica B.2022:12(5):2417-2428


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