【腫瘤靶向藥物基因檢測】使用噬菌體選擇肽的高通量測序鑒定癌癥特異性受體突變 EGFRvIII 的新型肽配體

來源：肺癌靶向藥物基因檢測
作者：噬菌體展示技術
時間：2023-01-31 02:47
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【佳學基因靶向藥物基因檢測】使用噬菌體選擇肽的高通量測序鑒定癌癥特異性受體突變 EGFRvIII 的新型肽配體

神奇藥檢測基因兩萬有必要嗎——標準

與專家交流選擇如何有效的藥物治療知道《Sci Rep》在 2022 Dec 1;12(1):20725.發(fā)表了一篇題目為《使用噬菌體選擇肽的高通量測序鑒定癌癥特異性受體突變 EGFRvIII 的新型肽配體》腫瘤靶向藥物治療基因檢測臨床研究文章。該研究由Sourour Mansour, Indranil Adhya, Coralie Lebleu, Rama Dumpati, Ahmed Rehan, Santu Chall, Jingqi Dai, Gauthier Errasti, Thomas Delacroix, Raj Chakrabarti等完成。

癌細胞通常顯示出大量的某些細胞表面分子，例如腫瘤相關抗原或特異性受體，這些分子很少出現(xiàn)在正常組織中，代表了腫瘤診斷和治療的潛在目標。 EGFRvIII 存在于許多人類惡性腫瘤中：卵巢癌、乳腺癌和膠質(zhì)母細胞瘤，但從未在正常組織中發(fā)現(xiàn)過。因此，突變受體是開發(fā)新的癌癥特異性配體的明顯選擇。因此，篩選和鑒定特異性結合EGFRvIII受體的肽將有助于開發(fā)用于癌癥檢測和治療的新型探針。為此，腫瘤靶向藥物研究團隊使用 12 聚體噬菌體展示肽庫來獲得特異性結合 EGFRvIII 受體的肽。考慮到最終目標是在靶向藥物遞送系統(tǒng)中使用 EGFRvIII 特異性肽，佳學基因檢測提出的關鍵參數(shù)是靶向細胞的特異性。構象表位靶向是無正常組織毒性的特異性靶向的關鍵概念。事實上，溶液中的 EGF 受體在未受刺激的條件下主要作為單體存在。 EGFR 激活過程包括多個步驟：配體誘導的構象變化和 EGFR 二聚化導致酪氨酸殘基的反式磷酸化和自身磷酸化。這允許暴露某些稱為構象表位的表位。 EGFR 的激活通常是由配體的結合引起的。然而，由于 EGFR 過表達，允許該表位暴露的條件優(yōu)先發(fā)生在腫瘤特異性條件下。

最常見的篩選策略包括使用純化的特異性靶標，將其吸收到固相中，然后通過 ELISA 篩選結合。使用這種方法，使用純化的重組蛋白選擇的肽可能無法進入活細胞中的靶標。此外，由于成本和時間相關因素，測序通常只在最后一輪進行，掩蓋了不同肽命中的分析和隨后的多輪富集。為了最大限度地降低這種風險，腫瘤靶向藥物基因檢測基因解碼對 EGFRvIII 的細胞外活性形式采用了直接捕獲淘選，因此構象表位也在溶液中瞬時顯示。對于從洗脫的噬菌體中選擇肽，使用高通量測序來分析分離肽的豐度和多樣性，以及識別目標結合肽基序。因此，佳學基因靶向藥物研究團隊能夠選擇與這種瞬時構象結合的肽。科學家團隊進一步證實了在穩(wěn)定表達 EGFRvIII 受體的完整和活細胞上使用噬菌體展示肽作為靶細胞的結合，這確保了更具體的靶標和可以特異性結合表達 EGFRvIII 受體的細胞的肽的分離。

在這項研究中，使用高通量測序分析根據(jù)多輪富集確定的熱門命中，從第三輪生物淘選中選擇了五種肽。在細胞流式細胞術之前對選定的肽進行了肽克隆和測序驗證。隨后，使用流式細胞術進一步測試了五種噬菌體展示的肽，以確認它們與 EGFRvIII 細胞的特異性結合。為了減少選擇用于結合確認的每個噬菌體展示肽的非特異性結合，在與 EGFR WT 和 EGFRvIII 細胞孵育之前，將擴增的噬菌體與吸收親本 HEK 細胞混合。在這五種噬菌體展示的肽中，與 EGFR WT 和親本細胞相比，VLGREEWSTSYW 似乎顯示出與 EGFRvIII 細胞的特異性結合，這讓人相信噬菌體與其各自靶抗原的細胞表面暴露區(qū)域結合。因此，選擇該肽進行進一步研究。多序列比對顯示該序列與各種蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫中任何特征蛋白質(zhì)的序列沒有表現(xiàn)出同源性。這一發(fā)現(xiàn)表明 VLGREEWSTSYW 是一種新型肽，可以模擬復雜的表位，這可以解釋為什么它不存在于任何數(shù)據(jù)庫中。

對接結果表明，鑒定出的肽靶向人類癌癥特異性 EGFRvIII。 EGFRvIII 細胞外結構域結構通過同源建模進行建模。肽的二級結構被預測并?？吭?EGFRvIII 的活性位點上。

通過這一靶向藥物基因檢測對藥物開發(fā)的研究，發(fā)現(xiàn)當使用過表達 EGFRvIII 或 EGFR WT 的細胞時，與 FALGEA（這是迄今為止報道的唯一 EGFRvIII 選擇性肽）相比，VLGREEWSTSYW 肽對 EGFRvIII 細胞的選擇性優(yōu)于對 EGFR WT 細胞的選擇性。流式細胞術和 MST 實驗表明，盡管在溶液中結合較弱，但 VLGREEWSTSYW 在細胞表面結合實驗中表現(xiàn)出更大的親和力，并證明兩種肽都與 EGFRvIII 結合，而它們在溶液中均不特異性結合 EGFR WT

腫瘤基因檢測及靶向藥物治療研究關鍵詞：

癌癥,特異性,表皮生長因子,酪氨酸激酶,受體,突變變體 III,EGFRvIII,噬菌體展示，新型肽配體

腫瘤靶向藥物基因檢測的臨床前研究結果

腫瘤靶向藥物的研究性發(fā)現(xiàn)在此報告了使用針對癌癥特異性表皮生長因子酪氨酸激酶受體突變變體 III (EGFRvIII) 的噬菌體展示的新型肽配體的選擇和表征。這種受體在幾種癌癥中表達：卵巢癌、乳腺癌和膠質(zhì)母細胞瘤，但在正常組織中不表達。針對 EGFRvIII 篩選了一個 12 聚體隨機肽文庫。噬菌體選擇的肽通過下一代測序 (NGS) 進行高通量測序，并研究了它們的多樣性以鑒定預計與 EGFRvIII 具有最高親和力的高豐度克隆。對富集的肽進行了表征，并通過流式細胞術分析證實了它們對表達 EGFRvIII、EGFR 野生型 (EGFR WT) 或低內(nèi)源水平 EGFR WT 的穩(wěn)定細胞系的結合能力。合成了最佳候選肽 VLGREEWSTSYW，并在體外驗證了其對 EGFRvIII 的結合特異性。此外，計算對接分析表明，所鑒定的肽選擇性地結合 EGFRvIII。因此，新型 VLGREEWSTSYW 肽是一種很有前途的 EGFRvIII 靶向劑，可用于未來的癌癥診斷和治療應用。

腫瘤靶向藥物基因檢測研究的重要意義：

表皮生長因子 (EGF) 酪氨酸激酶受體突變變體 III (EGFRvIII)1 是為數(shù)不多的已知癌癥特異性細胞表面標志物之一。與野生型 EGF 受體 (EGFR WT) 相比，突變受體在細胞外結構域中缺少氨基酸殘基 6-273，并且刪除這 268 個氨基酸會在氨基酸 5 和 2742 之間產(chǎn)生一個具有新甘氨酸殘基的連接位點。 EGFRvIII 不包含配體結合域并且具有組成型活性。

盡管 EGFRvIII 的激酶活性比配體激活的 EGFR WT 弱得多，但發(fā)現(xiàn)它足以賦予腫瘤生長優(yōu)勢。 EGFRvIII 存在于許多人類惡性腫瘤中，例如膠質(zhì)母細胞瘤、肺癌和乳腺癌。 EGFRvIII 是膠質(zhì)母細胞瘤患者中最常見的 EGFR 突變，在 20-50% 的膠質(zhì)母細胞瘤中表達。 EGFR WT9 過表達腫瘤患者的患病率最高，EGFRvIII 被認為發(fā)生在 EGFR WT11 擴增后。然而，與在大多數(shù)小鼠和人類健康細胞中表達的 EGFR WT 不同，EGFRvIII 從未在正常組織中被發(fā)現(xiàn)。因此，EGFRvIII 可用作癌癥診斷和治療的靶點，尤其是膠質(zhì)母細胞瘤。

腫瘤靶向配體如肽和抗體可以有效地幫助將某些細胞毒劑（生物或合成的）遞送至腫瘤細胞，從而提高治療效果，同時限制正常組織暴露于細胞毒劑。治療方法包括使用非武裝單克隆抗體 (MAb) 放射性標記的 MAb15、與免疫毒素偶聯(lián)的 MAb 或硼化樹枝狀聚合物。 EGFRvIII 特異的單鏈可變片段 (scFv) 被發(fā)現(xiàn)并整合到串聯(lián)抗體 (TandAb) 構建體中。選擇性識別腫瘤細胞的小肽 (< 5 kDa) 優(yōu)于 MAb (150 kDa)、TandAb (100 kDa) 和 scFvs (20–30 kDa)，因為它們由于尺寸小得多而易于合成和修飾，具有更高的細胞膜穿透力，并具有較低的免疫原性。即使與抗體和片段相比，肽的結合親和力較低，但在開發(fā)腫瘤靶向遞送系統(tǒng)時，可以通過在納米結構表面摻入多個肽拷貝來提高親合力。

關于腫瘤成像應用，迄今為止，只有 12 種癌癥突變特異性示蹤劑獲得 FDA 批準，沒有一種用于腦腫瘤。肽示蹤劑優(yōu)于抗體示蹤劑，因為它們的免疫原性低且成本低（如上所述），而且還因為它們可以從血液和非靶組織中快速清除，注射到成像的時間更短，并且它們與更短的藥物相容 -活的同位素。因此，需要開發(fā)與 EGFR WT 相比能夠以高特異性結合 EGFRvIII 的新肽，用于診斷、治療或治療應用——作為使用放射性標記或熒光團標記的顯像劑，用于肽-藥物偶聯(lián)物或靶向遞送系統(tǒng) .

現(xiàn)有技術中已經(jīng)描述了兩種用于靶向腫瘤細胞的EGFR的短肽。 FALGEA 肽被描述為結合 EGFR WT 和 EGFRvIII。從 GE11 肽中發(fā)現(xiàn)的 YHWYGYTPENVI 肽已被證明可與 EGFR WT 結合，但其與 EGFRvIII 的潛在結合尚不清楚。

這一具體的腫瘤靶向藥物基因檢測的研究的目的是使用噬菌體展示鑒定與 EGFRvIII 結合的新型肽，這是一種廣泛用于開發(fā)肽配體的方法。在我們的策略中，該過程涉及三輪親和力選擇和噬菌體擴增的迭代，然后是高通量測序 (HTS)，以分析分離肽的豐度和多樣性。篩選的噬菌體展示的肽與蛋白質(zhì)靶標 EGFRvIII 的結合在細胞上進行了測試，并通過流式細胞術進行了表征。僅合成潛在的命中以確認它們的細胞結合，并通過微尺度熱泳 (MST) 和計算對接評估它們的結合親和力。