杭州菁因康生物科技有限公司

    AHEAD可以实现抗体在酵母传代过程中的自突变，在短短两周内实现亲和力成熟。此技术的进一步成熟以及商业化也许可以促进抗体药物发现进程，加速抗体研发效率降低实验成本。

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技术解读

构建酵母超突变系统

    增加独立于正常DNA复制体系的OrthoRep模块，其中关键在于正交易错DNA聚合酶会复制一个特殊的细胞质质粒P1，其突变率比正常的DNA聚合酶高100000倍。当纳米抗体片段在P1上编码时会随着酵母的不断传代稳定产生突变。这套胞内超突变系统可以在短时间内建立超大文库。

构建酵母展示筛选系统

    将纳米抗体基因放在Aga2融合多肽的N末端，之后分泌表达并展示在酵母表面。注：作者通过引入新的P1载体的特异性启动子，使用更强的分泌前导并在纳米抗体下游加入一个多聚腺苷，将纳米抗体的表面展示水平提高了约25倍。整体的筛选流程只需要在酵母培养与FACS之间循环即可进行快速筛选。

应用案例

使用AHEAD进化SARS-CoV-2抗体

    如上图，经过AHEAD 3~8个循环后，8个弱亲和力的抗体均进化得到了更高亲和力的多突变纳米抗体，最高提升约580倍，得到最高亲和力Kd=0.72nM。经过中和SARS-CoV-2假病毒实验验证其中大多数具有优秀的病毒中和能力，最大抑制浓度IC50=0.52nM。

优点

1. 相对于传统抗体发现技术与筛选技术，AHEAD在效率与成本上体现出明显的优势。

2.超高的库容量可以对更大的序列空间进行搜索。

3.可以将一个文库作为起始进行突变并且进行高通量筛选，从而探索更多的进化路线。

缺点

1.可能会在载体上非抗体部分引入突变从而降低筛选效率。

2.不能在特定的CDR区进行突变，虽然可以发现在非CDR区的部分突变组合可以提高亲和力，但同时也会增加可成药性的风险。

思考

1.也许这套系统会更加适合其他蛋白质的定向进化，如酶改造、细胞因子改造、de novo小蛋白亲和力成熟等。

2.关于纳米抗体筛选中的成药性风险也许可以结合AI模型来解决，当然科学且严谨的临床前实验才是检验真理的唯一标准。

3.这套系统的超突变方法与高通量筛选方法还有进一步优化的空间

    在药物发现的过程中，各种先进有效的手段被用来探索更多的可能性，我们坚信这些新技术的融合会彻底并深刻地改变药物发现的进程。未来AIBIOROBOTS会专注在AI、生物药、自动化实验领域分享更多有趣的内容。关于AHEAD后续会有进一步的硬核技术分享。