Antibody Optimization / Ottimizzazione degli anticorpi

 Antibody Optimization / Ottimizzazione degli anticorpi

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Following the identification of leads from antibody discovery, optimization of these leads may be necessary to explore, in a more targeted way, if increases in affinity and potency can be achieved.

A similar process, called affinity maturation, happens naturally during an immune response.

The immune system uses somatic hypermutation (as well as class switching, for example, from IgM to IgG) in a cellular process to increase the diversity of antigen-specific antibody CDRs and increase the immune response thereby adapting to new foreign threats during the lifetime of an organism, eg., microbial infection.

This is then followed by antigen binding, similar to that used in the display technologies described in previous sections. The process occurs over weeks following an infection, either acute or chronic, or vaccination. In the germinal centers, antibody-producing B cells are selected based on affinity for antigen, presented primarily by dendritic cells. They can undergo additional rounds of selection or become memory B cells, which circulate in the blood as active sentinels for any invading, foreign intruder. Due to the rounds of somatic hypermutation and rounds of selection in the germinal centers, the antibodies expressed by memory B cells bear little resemblance to their germline-encoded counterparts.

For mAb development, optimization can involve lead modification to address several important considerations.

The obvious one is improved affinity, which can be achieved through additional mutagenesis of lead antibody sequences and further rounds of biopanning using a display technology of your choosing. Typically, phage, yeast, ribosome and mammalian displays are used and mutagenesis takes one of these two strategies:

GOING BIG

This strategy takes a “go big or go home” approach with random or directed mutagenesis of CDR or variable regions, followed by selection.

STAYING SMALL

This strategy focuses on randomizing or directing specific mutations to key hotspots, whether it be a position in the variable region or a specific CDR.

Following mutagenesis, biopanning is performed under more stringent conditions, with decreased antigen concentrations, competition with soluble antigen, or extensive washing. Often, increases in affinity of 10 to 100 fold are seen, but some have reported 1200-fold increases after optimization.

ITALIANO

A seguito dell'identificazione dei cavi dalla scoperta di anticorpi, l'ottimizzazione di questi cavi potrebbe essere necessaria per esplorare, in modo più mirato, se è possibile ottenere aumenti di affinità e potenza.

Un processo simile, chiamato maturazione dell'affinità, avviene naturalmente durante una risposta immunitaria.

Il sistema immunitario utilizza l'ipermutazione somatica (così come il cambio di classe, ad esempio, da IgM a IgG) in un processo cellulare per aumentare la diversità delle CDR di anticorpi antigene-specifici ed aumentare la risposta immunitaria adattandosi così a nuove minacce estranee durante la vita di un organismo, ad esempio un'infezione microbica.

Questo è quindi seguito dal legame dell'antigene, simile a quello utilizzato nelle tecnologie di visualizzazione descritte nelle sezioni precedenti. Il processo si verifica per settimane dopo un'infezione, acuta o cronica, o una vaccinazione. Nei centri germinali, le cellule B produttrici di anticorpi sono selezionate in base all'affinità per l'antigene, presentato principalmente dalle cellule dendritiche. Possono subire ulteriori cicli di selezione o diventare cellule B di memoria, che circolano nel sangue come sentinelle attive per qualsiasi invasione intruso estraneo. A causa dei cicli di ipermutazione somatica e dei cicli di selezione nei centri germinali, gli anticorpi espressi dalle cellule B di memoria hanno poca somiglianza con le loro controparti codificate dalla linea germinale.

Per lo sviluppo di mAb, l'ottimizzazione può comportare la modifica del carico per affrontare diverse importanti considerazioni.

Quello più ovvio è l'affinità migliorata, che può essere ottenuta attraverso un'ulteriore mutagenesi delle sequenze di anticorpi leader ed ulteriori cicli di biopanning utilizzando una tecnologia di visualizzazione di tua scelta. In genere, vengono utilizzati i display di fago, lievito, ribosoma e mammiferi e la mutagenesi richiede una di queste due strategie: 1

DIVENTARE GRANDI

Questa strategia adotta un approccio "vai alla grande o vai a casa" con mutagenesi casuale o diretta di CDR o regioni variabili, seguita dalla selezione.

RIMANERE PICCOLO

Questa strategia si concentra sulla randomizzazione o sull'indirizzamento di specifiche mutazioni a punti critici chiave, che si tratti di una posizione nella regione variabile o di un CDR specifico.

Dopo la mutagenesi, il biopanning viene eseguito in condizioni più rigorose, con concentrazioni di antigene diminuite, competizione con l'antigene solubile o lavaggio esteso. Spesso si osservano aumenti di affinità da 10 a 100 volte, ma alcuni hanno riportato aumenti di 1200 volte dopo l'ottimizzazione.

Da:

https://f.hubspotusercontent40.net/hubfs/547446/Technology%20Networks/Landing%20Pages/Twist%20Bio/May%202021/TechNote_NGS_HighlySensitiveMethylationDetectionUsingEnzymaticMethyl-seqandTwistTE_23FEB21_Rev1.0.pdf?__hstc=8807082.44b0f6eac84be5818378483b36bfad3b.1601170002551.1622335921752.1622465823934.113&__hssc=8807082.1.1622465823934&__hsfp=2281083568&hsCtaTracking=c10e1a10-4de3-4e5a-9846-50375af5d65c%7Cde96f0b0-4304-4838-b7c5-7362c0f4cb82