建立一种测定抗破伤风毒素单克隆抗体ADCC活性的方法

《Toxicon》:Establishment of a method for the determination of anti-tetanus toxin monoclonal antibody ADCC activity

【字体: 时间:2026年05月25日 来源:Toxicon 2.4

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  金秀梅|刘波|胡美玲|王二强|高慧媛|吕哲沈阳药科大学中药学院,中国沈阳110016摘要破伤风仍然是一个严重的健康问题,针对破伤风毒素C片段的治疗性单克隆抗体需要可靠的方法来评估抗体依赖的细胞介导的细胞毒性(ADCC)活性。在这项研究中,我们描述了一种使用稳定表达高水平TT-C的

  
金秀梅|刘波|胡美玲|王二强|高慧媛|吕哲
沈阳药科大学中药学院,中国沈阳110016

摘要

破伤风仍然是一个严重的健康问题,针对破伤风毒素C片段的治疗性单克隆抗体需要可靠的方法来评估抗体依赖的细胞介导的细胞毒性(ADCC)活性。在这项研究中,我们描述了一种使用稳定表达高水平TT-C的Flp-In CHO细胞系的经过验证的荧光素酶报告ADCC测定方法。所建立的CHO细胞系表现出稳定且高水平的TT-C表达,TT-C阳性细胞占比为99.36%。我们发现该测定方法产生了高度可重复的S形剂量-反应曲线(R2 > 0.99),方法验证显示了高特异性、精确度(中间精确度RSD = 13.90%)和准确性( spiked样本回收率在99.99%到103.18%之间)。这种稳健的测定方法为抗破伤风毒素中和单克隆抗体的功能表征、效力评估和质量控制提供了一个可靠的平台。

引言

破伤风是一种致命的传染病,具有高死亡率,主要通过受污染的伤口或不卫生的医疗程序传播。尽管安全且高效的疫苗广泛可用,并且疫苗配方不断改进,全球免疫覆盖率也在提高,但破伤风仍然是一个持续的公共卫生负担(Erg?nül, Kolsuz, & Figueroa, 2026; Sudarshan et al., 2025)。破伤风毒素重链的羧基末端结构域(即TT-C片段)具有毒素受体结合和细胞内递送的功能。其Hc-C亚域以高亲和力结合神经元表面的神经节苷脂GT1b和突触囊泡糖蛋白SV2;毒素的内化会导致痉挛性麻痹。TT-C不具有神经毒性,其结构高度保守,并且具有丰富的可暴露于溶剂中的中和表位。它可以引发保护性免疫并阻止毒素与神经元的结合,是开发破伤风抗体检测和中和活性评估测定的理想靶点(Govindaraj & Riyaz, 2014; Turton et al., 2002; Yu et al., 2011; Bayart et al., 2022)。
临床上,破伤风的管理依赖于多模式治疗策略,包括中和循环中的毒素、消除破伤风梭菌的储存库、控制自主神经过度活跃和肌肉痉挛以及诱导主动免疫。其中,中和游离的破伤风毒素是最关键和针对病因的干预措施。目前的标准治疗方法是被动免疫疗法,通过肌肉注射或静脉注射给药——这可以立即中和毒素,无论宿主的免疫能力如何,都能实现暴露后的预防,因此在急性临床救治中不可或缺(Yen & Thwaites, 2019)。然而,传统的被动免疫疗法主要来源于人或马的免疫血清,存在众所周知的局限性,包括病原体传播的残留风险、批次间差异、供应链限制以及潜在的免疫原性(特别是马源产品)(Thwaites & Farrar, 2003)。单克隆抗体具有高特异性、良好的批次间一致性、高安全性和大规模生产的可能性,前提是它们表现出相当或更好的中和活性。因此,针对破伤风毒素C末端片段(Hc-C)的单克隆抗体代表了针对破伤风预防和治疗的合理设计的下一代替代方案(DiPersio, Mattingly, Higgins, & Shockman, 1974; Lu et al., 2020)。
针对破伤风毒素C片段的单克隆抗体包含两个结构和功能不同的结构域:抗原结合片段(Fab)和可结晶片段(Fc)。Fab片段特异性结合TT-C,从而抑制关键的致病步骤,包括受体结合(例如神经节苷脂GT1b和SV2)、构象激活以及随后的受体介导的内吞作用——最终防止神经元中毒。Fc片段控制药代动力学,并通过与免疫效应细胞上的Fcγ受体(FcγRs)相互作用来介导关键的效应功能,如抗体依赖的细胞吞噬作用(ADCP)和ADCC。中和单克隆抗体依靠Fc介导的ADCC来清除毒素阳性或受感染的目标细胞并增强保护效果。Fc的结构完整性和与FcγRs的结合亲和力直接影响ADCC的稳定性(DiPersio et al., 1974; Lu et al., 2020)。在整个开发和制造过程中必须监测它们的结构完整性、与FcγRs的结合亲和力以及功能一致性,以确保产品的有效性和批次间的可比性(Frampton et al., 2024; Nimmerjahn & Ravetch, 2008; Shanbag, Mauskar, & Masavkar, 2019)。到目前为止,尚未建立一种广泛采用且特征明确的稳定表达TT-C的细胞模型,用于标准化的Fc功能评估。因此,开发一种稳健的、表达TT-C的目标细胞系——经过抗原密度、稳定性和功能相关性的验证——对于全面评估抗破伤风毒素单克隆抗体的生物活性是不可或缺的。
基于这一机制和转化科学原理,本研究建立了一种稳定表达TT-C的Flp-In CHO细胞系,作为经过充分表征的、抗原密度高的目标细胞系统,用于标准化的Fc介导的效应功能评估。利用稳定共表达人FcγRIIIa-158V和NFAT响应荧光素酶报告基因的Jurkat效应细胞,我们开发了一种定量、基于荧光素酶的ADCC报告测定方法,专门用于抗TT-C单克隆抗体。经过系统优化和全面分析验证(包括特异性、精确度、准确性、线性和范围)后,该测定方法被整合到一个综合的ADCC活性评估平台中,以支持破伤风中和抗体的ADCC活性表征。

章节片段

抗体

我们在实验室合成了针对破伤风毒素C片段的TT-C特异性中和单克隆抗体,保留了天然IgG构象,Fc区域未进行修饰。HPV7抗体(无关抗体)也在我们的实验室制备。Beyfortus?(nirsevimab,抗RSV单克隆抗体,作为无关抗体)来自Sanofi Pasteur。人IgG1同型对照抗体来自BioLegend(HG1K)。

细胞培养

Flp-In CHO细胞(Thermo)

抗TT-C单克隆抗体与Fc受体的结合评估

使用SPR方法评估了TT-C抗体与FcγRIII之间的结合亲和力(表1)。TT-C抗体与FcγRIIIa(CD16a, F176)的平衡解离常数(KD)为2.10E-06 M;与FcγRIIIa(CD16a, V176)的KD为1.26E-07 M;与FcγRIIIb(CD16b, NA1)的KD为3.30E-05 M;与FcγRIIIb(CD16b, NA2)的KD为2.24E-05 M。结果表明,TT-C抗体对FcγRIIIa(CD16a, F176和V176)具有中等结合亲和力,对FcγRIIIb(CD16b)的结合亲和力较弱。

讨论与结论

本研究的目的是建立一个功能验证模型,以确认是否可以触发抗原依赖的Fc效应活性,而不是直接模拟生理神经微环境。传统的ADCC测定方法主要包括铬同位素释放测定、LDH释放测定和基于流式细胞术的细胞毒性测定。ADCC活性是通过计算目标细胞裂解率来评估的。本文建立的基于报告基因的ADCC测定方法

CRediT作者贡献声明

吕哲:撰写——审阅与编辑、项目管理、方法学、概念化。高慧媛:撰写——审阅与编辑、项目管理、方法学、概念化。金秀梅:撰写——初稿、方法学、研究。刘波:撰写——初稿、方法学、研究。胡美玲:方法学、研究。王二强:方法学、研究

未引用的参考文献

Abdeldaim and Schindowski, 2023; Calvo et al., 2012; Chen et al., 2020; Diamant et al., 2015.

伦理批准

本工作已获得沈阳药科大学伦理委员会的批准。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

数据可用性

数据可应要求提供。

利益冲突声明

无。
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