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抗HER2治疗新答案，泽尼达妥单抗独特的“双侧反式结合”形成“帽子”结构

08月05日

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整理：肿瘤资讯

来源：肿瘤资讯

继首篇对全新的HER2双表位特异性抗体泽尼达妥单抗的作用机制概述之后（点击查看），本文聚焦其独特作用原理的基础-双侧反式结合。

作为首个在中国获批的双表位抗HER2抗体，泽尼达妥单抗通过结合HER2胞外结构域ECD2与ECD4两个区域，实现跨分子的“双侧反式结合”。该独特构象形成了“帽子”结构，为泽尼达妥单抗独特的补体依赖细胞毒（CDC）效应奠定基础，还显著增强了HER2受体交联与内化，在体内实验取得更佳的抑瘤效果。

本文将围绕三项关键实验系统揭示其双表位结合模式的直接证据，生动形象揭示双侧反式结合的论证过程，为深入理解泽尼达妥单抗优异的疗效提供机制依据。

双侧反式结合

泽尼达妥单抗游离状态呈现典型 “Y”型抗体结构，分别结合HER2 胞外结构域ECD2和ECD4区域。

图1.png

图1. 泽尼达妥单抗结构示意图

因此，泽尼达妥单抗和HER2受体结合存在两种可能的方式。

·方式1：顺式结合，即一个泽尼达妥单抗同时结合一个HER2受体上的ECD2和ECD4

·方式2：双侧反式结合，泽尼达妥单抗分别结合两个HER2受体，从而下一个泽尼达妥单抗在此基础上延续连接，形成交联

【趣味场景】

图2. 曲妥珠单抗与HER2的结合方式

图3. 泽尼达妥单抗顺式结合/反式结合示意图

反复推敲，三大研究证实双侧反式结合方式

研究通过三项基础实验证实了泽尼达妥单抗与HER2受体的双侧反式结合。

实验一：冷冻电镜法

【实验方法】

通过电镜构建的模拟图，测量不同情况下Fab和scFv间铰链距离，根据距离大小推测泽尼达妥单抗和HER2的结合模式。

【实验结果】

·同一HER2的ECD2和4两个位点上结合的Fab和scFv，测得间距为95.4Å；

·单个泽尼达妥单抗Fab和scFv间铰链仅42.3Å。

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图4. HER2铰链连接模拟图

【实验结论】

同一HER2上结合的Fab和scFv距离不可能来自单个泽尼达妥单抗铰链，不可能顺式结合。

【趣味场景】

图5. HER2 铰链和泽尼达妥单抗模拟图

实验二：表面等离子共振法

【实验方法】

·在芯片表面包被曲妥珠单抗或泽尼达妥单抗，加入较低浓度的HER2抗原，观察解离速率。

·增加芯片表面抗体的浓度，仍加入较低浓度的HER2抗原，观察解离速率。

【实验预期】

·曲妥珠单抗：由于曲妥珠单抗和HER2 ECD的结合模式是1∶1，因此解离速率将与抗体密度无关；无论抗体浓度如何，HER2 ECD仅通过ECD4与曲妥珠单抗结合（图6a）。

·如果泽尼达妥单抗以顺式模式结合HER2 ECD，其解离速率也应与抗体密度无关，就像曲妥珠单抗一样，因为其结合模式也是1∶1（1个泽尼达妥单抗与1个HER2结合）。

·如果泽尼达妥单抗以反式模式结合HER2 ECD，其解离速率则会随着芯片表面抗体密度的增加而降低。因为在抗体浓度高的情况下，HER2 ECD可以通过ECD2和ECD4被两个泽尼达妥单抗分子交联，从而降低解离速率（图6b）。

【实验结果】

如图6c，曲妥珠单抗解离速率在所有测试的抗体表面密度下基本保持不变，随着测试的泽尼达妥单抗或泽尼达妥单抗前体密度的增加，解离速率降低。

【实验结论】

泽尼达妥单抗解离速率随抗体密度增加而降低，符合泽尼达妥单抗与HER2反式结合方式的解离模型。

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图6. 曲妥珠单抗和泽尼达妥单抗解离实验结合示意图

【趣味场景】

图7. 曲妥珠单抗解离实验模拟图

图8. 泽尼达妥单抗解离实验模拟图

实验三：超高速离心法

【实验方法】

采用不同摩尔过量比例的HER2与抗体（泽尼达妥单抗、曲妥珠单抗、帕妥珠单抗、曲妥珠+帕妥珠单抗1∶1混合物）混合后，通过分析超速离心法测混合物沉降速度，从而分析抗体和HER2的组合形式。

【实验结果】

曲妥珠单抗或帕妥珠单抗：

•HER2较低浓度（1×）时与曲妥珠单抗或帕妥珠单抗多是1∶1结合

•HER2较高浓度（2×5×）时与曲妥珠单抗或帕妥珠单抗多是2∶1结合

泽尼达妥单抗：

• HER2较低浓度（1×）时，形成高阶多聚复合物：2∶2、3∶3（或2∶3、3∶2）和4∶4（或4∶3、3∶4）

• 仅HER2过载（5×）时，才主要形成2∶1 复合物和少量2∶2 复合物

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图9. 超速离心法测得混合物沉降分析结果

【实验结论】

HER2低浓度时形成高阶多聚复合物，证明泽尼达妥单抗与HER2呈双侧反式结合并形成多聚体。

【趣味场景】

图10. 不同摩尔浓度下曲妥珠单抗与HER2结合情况模拟图

图11. 不同摩尔浓度下泽尼达妥单抗与HER2结合情况模拟图

引而申之，双侧反式结合形成独特的“帽子”结构

研究进一步使用共聚焦显微镜观察在加入4种抗体（曲妥珠单抗、帕妥珠单抗、曲妥珠单抗+帕妥珠单抗和泽尼达妥单抗）后，荧光标记定位的细胞表面HER2受体空间组织变化。

结果发现，仅泽尼达妥单抗处理后除形成HER2微簇外，细胞一侧出现极化聚集“帽子”结构，构成了其独特的作用机制基础。

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图12. 泽尼达妥单抗诱导的“帽子”结构荧光显像

图13. 曲妥珠单抗诱导的荧光显像模拟图

图14. 泽尼达妥单抗诱导的荧光显像模拟图

泽尼达妥单抗是一个全新作用机制的HER2双表位特异性抗体，通过双侧反式结合HER2表面的ECD2和ECD4区域，形成独特的“帽子”结构，为其独特的作用机制和强效的抗肿瘤作用奠定基础。

参考文献

1. Weisser NE, Sanches M, Escobar-Cabrera E, et al. An anti-HER2 biparatopic antibody that induces unique HER2 clustering and complement-dependent cytotoxicity. Nat Commun. 2023;14(1):1394. Published 2023 Mar 13.

责任编辑：肿瘤资讯-Linda
排版编辑：肿瘤资讯-王俊澔