Bispecific anti-mPDGFRβ/cotinine fusion protein can form antibody-drug conjugate-like complexes with cotinine-duocarmycin and exert cytotoxicity against mPDGFRβ expressing cells

Abstract

Traditionally, antibody selection for antibody-drug conjugates (ADCs) has depended on internalization of the antibody into the target cell and yet efficacy of the ADC also relies on recycling of the receptor-ADC complex, endo-lysosomal trafficking, and subsequent linker/antibody proteolysis. Here, we describe a novel ADC development platform composed of bispecific single-chain variable fragment (scFv)-kappa constant region (Cκ)-scFv fusion protein that simultaneously binds to an antigen of interest and a hapten conjugated to a cytotoxic agent. We selected cotinine as an ideal hapten due to its non-toxicity and absence from the biological system. In this study, we prepared bispecific anti-murine platelet-derived growth factor receptor beta (mPDGFRβ)/cotinine scFv-Cκ-scFv fusion protein and cotinine-duocarmycin and observed that they can form an ADC-like complex and induce cytotoxicity against mPDGFRβ expressing cells. Multiple anti-mPDGFRβ antibody candidates can be produced in this bispecific scFv-Cκ-scFv fusion protein format and tested for their ability in delivering cotinine-conjugated cytotoxic drugs, thus providing an improved approach for antibody selection in ADC development.

항체-약물 접합체에 사용할 항체 선별은 전통적으로 표적 세포에 대한 내재화에 의존해 왔으나 항체-약물 접합체의 효능 또한 수용체-항체-약물 접합체의 재활용, 엔도좀-리소좀 경로, 링커/항체 단백질분해에 의존한다. 우리는 이 논문에서 관심있는 항원 및 세포 독성 약물에 접합된 합텐에 동시에 결합하는 이중 특이성 single-chain variable fragment (scFv)-kappa constant region (Cκ)-scFv 융합 단백질로 구성된 새로운 항체-약물 접합체 개발 플랫폼을 설명한다. 코티닌은 비독성과 생물학적 시스템에 관여하지 않기 때문에 이상적인 합텐으로 선택하였다. 이 연구에서 우리는 이중 특이성 항 mPDGFRβ/코티닌 scFv-Cκ-scFv 융합 단백질과 코티닌-듀오카마이신을 준비하고, 이는 항체-약물 접합체 유사 복합체를 형성하고 mPDGFRβ 발현 세포에 독성을 유도할 수 있음을 관찰하였다. 다수의 항 mPDGFRβ 항체 후보 물질들을 이중 특이성 scFv-Cκ-scFv 융합 단백질 포맷으로 제조하고 코티닌-결합 세포 독성 약물을 전달하는 능력을 시험함으로써 항체-약물 접합체 제조에서 항체 선택을 위한 개선된 접근법을 제공한다.