2020年1月15日，安进亚洲研发中心章美云博士团队在Science Advance期刊上发表其关于Apelin受体APJ激动剂抗体的研究文章“Structure-guided discovery of a single-domain antibody agonist against human apelin receptor”，文章第一作者为马彦彬。这是首个经报道的GPCR激动剂抗体。GPCR作为七次跨膜蛋白，本身就很难构建，且A类GPCR的N末端更短，抗原性和免疫原性更弱。安进在GPCR抗体领域布局颇深，首个FDA批准的GPCR抗体CGRPR抗体Erenumab即来自安进（目前共有2款GPCR拮抗剂抗体上市，另一个是协和发酵麒麟的CCR4抗体Poteligeo）。在本文中，研究人员首先特殊设计抗原将APJ组装到Nanodisc和Proteoliposomes（提供类似于双层膜结构以稳定GPCR，常用于解析膜蛋白结构和GPCR抗原的构建），前者用于免疫骆驼，后者用于从骆驼抗体噬菌体库中筛选与APJ特异性结合的纳米抗体。筛选获得的186个纳米抗体中，106个具有拮抗剂活性，80个仅具有中性的结合作用，没有得到激动剂抗体。
通过与Apelin 13竞争性结合实验，筛选JN241作为候选抗体，其亲和力高达83pM，CDR3最长有23个氨基酸。JNJ241与Apelin 13的竞争抑制IC50在2种方法cAMP、β-arrestin 募集检测分别为5.9nM、7.0nM。在I125放射性标记-Apelin 13检测中抑制常数为0.1nM。
随后通过共结晶APJ-JN241复合体解析蛋白结构，得到3.2埃分辨率的晶体结构。APJ与JN241形成类似“酒瓶-瓶塞”（wine stopper）的结构，CDR3占据配体结合的口袋pocket。
下图BCD分别图示了CDR2、CDR1、CDR3与APJ相互作用的细节，蓝色断续线表示氢键，红色stick表示疏水相互作用。
将APJ/多肽配体AMG3054（Apelin 物）与APJ/JN241的结构对比，发现JN241的结合形式与配体高度类似，只是缺少与疏水核心的相互作用。受此启发，研究人员将3个带苯环的氨基酸：苯丙氨酸F、色氨酸W和酪氨酸Y，分别插入CDR3的对应区域（下图C），得到JN241突变体：JN241-7、JN241-8、JN241-9。其中插入老安全的JN241-9，从拮抗剂抗体变为激动剂抗体。cAMP检测中，EC50为36nM；β-arrestin募集检测中，EC50为47nM。
分子模拟中，JN241-9可以很好地与APJ发生疏水相互作用，并引起APJ一系列构象变化，最终激活APJ。
由于APJ与JN241-9相互作用的关键氨基酸，在很多多肽配体的GPCR中较为保守，研究人员推测该发现或可对其他多肽配体的GPCR激活过程类似。
近年来，结构解析提示相互作用细节成为抗体研发中的重要手段，如天广实的埃博拉抗体即在ZMAPP基础上通过计算模拟优化相互作用后得到。此外，免疫检验点中刺激性信号的激动剂抗体，结合类似方法也可以提高获得高效激动剂抗体的效率。
安进在GPCR抗体领域几点颇深，小编曾经撰文介绍过安进首个获批GPCR抗体Erenumab的研发过程（扩展阅读：Erenumab：首个GPCR抗体的研发过程）。国内仅鸿运华宁等少数药企专注于GPCR抗体的研发。
Apelin是近年来兴起的新靶点，对于心衰、肾衰等多种疾病显示出潜在的治疗作用。安进、诺华、再生元等药企均有布局，激动剂以Apelin类似物多肽药物为主。
国内该靶点目前较少药企进入，肿瘤免疫新锐凡恩世有Apelin抗体专利已经公开。凡恩世布局的靶点还包括DLL-3、LAG-3、TIM-3、TIP-1、CD73、Claudin 18.2、Folate receptor 1、CD47等。
版 权 声 明
投稿/转载请联系微信：wzh910605
商务合作联系：18868193180欢迎个人转发分享。其他任何媒体、网站如需转载或引用本网版权所有内容须获得授权且在醒目位置处注明“转自：生物制药小编”。