Development of Immunocytokine Based on Human PD-L1 Antibody and Interferon-β-1b Mutein

Abstract

면역 항암요법(Immunotherapy)은 기존 항암요법에 비해 암 환자의 장기 생존율을 크게 증대시켜 준다는 점에서 큰 주목을 받고 있다. 그 중 대표적인 타겟으로 알려진 PD-L1 (Programmed cell death Ligand 1)은 PD-1에 결합하여 암세포의 면역회피를 일으키고 항원제시세포의 조절 T 세포 성숙능력을 증가시키는 등 다각적으로 작용하는 단백질이다. 본 연구에서는 파지 디스플레이 기법을 활용하여 인간 PD-L1에 선택적으로 결합하는 단일 클론 항체 후보물질 두 가지를 선별하였으며, 이것들은 미FDA가 승인한 PD-L1 항체 Atezolizumab보다 더 낮은 농도에서 PD-1/PD-L1 신호를 차단함을 확인하였다. 하지만 PD-L1 항체는 미세종양환경에서의 종양 침윤 림프구 부족으로 인해 많은 환자들에서 효과를 보이지 않는다고 알려져 있다. 이를 해결하기 위하여 종양 침윤 림프구를 증가시킬 것으로 기대되는 인터페론 베타 변이체를 PD-L1 항체에 연결시킨 형태인 면역사이토카인을 구상하였고, 다양한 형태의 면역 사이토카인을 디자인하여 생산 후 각 형태별 특성을 측정하였다. 그 결과, scFv-Fc-인터페론 베타 변이체 형태의 면역사이토카인이 생산성, 생물학적 활성, PD-1/PD-L1 신호 차단 능력 그리고 PD-L1 타겟팅 능력에서 다른 형태의 면역사이토카인보다 우수한 것으로 나타났다. 본 연구는 PD-L1 항체를 선별하고 이를 면역사이토카인으로 활용하기 위한 최적의 형태를 보여주었다.

Immunotherapy has received a great deal of attention due to its great enhancement of the long term survival rate of patients compared to conventional anti-cancer therapy. PD-L1(Programmed cell death Ligand 1), a typical target for immunotherapy, is a protein that binds to PD-1 and has various wide-reaching functions, which can cause avoiding immune destruction of cancer cells and increase regulatory T cell maturation by antigen presenting cells. In this study, two antibody candidates selectively bound to human PD-L1 were screened using Phage display technique, which confirmed that these antibodies neutralized PD-1/PD-L1 signal at a lower concentration compared to Atezolizumab, a FDA approved PD-L1 antibody. However, PD-L1 antibodies are known to be ineffective in more than half of the patients due to the lack of TIL(tumor infiltrating lymphocyte cells) in the tumor micro-environment. In order to solve this problem, immunocytokines were designed by linking interferon-β-1b mutein, which is known to increase TIL, to the PD-L1 antibody and various types of immunocytokines were designed. In addition, their properties were measured after production to find the most optimal forms of immunocytokine. From our results, we found that scfv-Fc-interferon-β-1b mutein type of immunocytokine is superior than other forms of immunocytokines in productivity, biological activity, PD-1/PD-L1 signal neutralizing ability, and PD-L1 targeting ability. This study is significant in that it has searched for an effective human PD-L1 antibody and found an optimal form to be utilized as an immunocytokine.