Christian Doppler Labor für Antikörperengineering - Modul 1
- Biotechnologie
- Forschungscluster "Bioindustrielle Technologien"
Abstract
Das CD-Labor für Antikörperengineering wird verschiedene Aspekte der Modular Antibody Technology bearbeiten. Diese Technologie wurde ursprünglich am Department für Biotechnologie an der Universität für Bodenkultur, Wien, entwickelt, und wird heute von der Firma f-star GmbH weiter entwickelt und kommerziell umgesetzt. Grundlegend dafür war die Beobachtung, dass analog zu den CDR loops von Antikörpern auch andere, sogenannte Strukturloops dafür eingesetzt werden können, um zusätzliche Bindungsstellen in beliebige, auch konstante Domänen von Antikörpern zu engineeren. Diese Strukturloops sind dadurch definiert, dass sie die ß-Stränge in konstanten Domänen von Immunglobulinen verbinden. Es ist zum Beispiel gelungen, spezifische Bindungsstellen gegen so verschiedene Targets wie Lysozym, CD20 oder Integrin in die CH3 Domäne von humanem IgG1 zu engineeren. Eine weitere attraktive Anwendung der Modular Antibody Technology wird das Engineeren von Antigenbindungsstellen in Strukturloops der konstanten Domänen von Fab Fragmenten darstellen, da so die Möglichkeit gegeben ist, bispezifische oder bivalente Fabs herzustellen. Es sind zahlreiche Möglichkeiten gegeben, um diese Antikörperengineering-Technologie zu verbessern. Eine der attraktivsten stellt das Engineering der konstanten Domänen der Immunglobuline in Richtung höherer Stabilität dar. Wir gehen davon aus, dass stabilere Domänen weniger stark in ihrer Grundstruktur beeinflusst sein werden, wenn Strukturloops mutiert werden um neue Bindungsstellen zu engineeren. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Sequenzen in den Stammregionen der Strukturloops sowie in den Loops selbst so zu designen, dass bevorzugt solche Sequenzen zum Einsatz kommen, die mit der Grundstruktur der Domänen möglichst gut verträglich sind. Beide Strategien sollen im Modul 1 des vorgeschlagenen CD-Labors verfolgt werden. Gezielte Mutationen, die zu erhöhter Stabilität der konstanten Domänen beitragen, werden auf Grund von Strukturberechnungen designt, und experimentell getestet. Parallel dazu werden unter Anwendung von in vitro Evolutionsmethoden Zufalls- oder Halb-Zufallsmutationen eingebracht. Loops mit optimierten Sequenzen werden durch rechnerische Ansätze designt. Domänen mit erhöhter Stabilität werden dann unter Einsatz des Hefedisplays unter Stressbedingungen, z.B. bei erhöhter Temperatur oder in Gegenwart von Proteasen selektiert. Diese Experimente werden einerseits mit CH3 Domänen (im Fc Format), andererseits auch mit dem CL / CH1 Heterodimer (im Fab Format) durchgeführt. Kombinationen von stabilitätserhöhenden Mutationen werden anschließend getestet. In der Folge werden stabilitätsengineerte Domänen als Scaffolds für neue Strukturloop-Libraries eingesetzt, die im Vergleich zu den bestehenden Libraries eine höhere Effizienz bei der Selektion von spezifisch bindenden Domänen und einen höheren Anteil an gut gefalteten Domänen bringen sollen. Im Modul 2 des CD-Labors sollen zwei attraktive Anwendungen der Modular Antibody Technology bearbeitet werden. Fab Fragmente sind auf Grund ihrer kurzen Halbwertszeit und auf Grund des Fehlens von Effektorfunktionen klinisch heute nicht häufig eingesetzt. Für beide Eigenschaften könnte unsere Technologie Lösungen bieten: durch das Engineeren einer Bindungsstelle die spezifisch gegen ein Protein mit langer Halbwertszeit gerichtet ist (z.B. gegen Serumalbumin) könnte die Halbwertszeit von Fabs verlängert werden. Durch das Engineeren von Bindungsstellen die spezifisch an FcgammaR Rezeptoren binden sollen Fabs mit der Fähigkeit, Effektorfunktionen zu vermitteln, hergestellt werden. Die entsprechenden Bindungseigenschaften werden aus Hefedisplay Libraries selektiert und anschließend in in vitro und in vivo Versuchen charakterisiert.
dx.doi.org
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Christian Obinger
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Ao.Univ.-Prof.i.R. Dipl.-Ing.Dr.nat.techn. Florian Rüker
florian.rueker@boku.ac.at
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Sub-Projektleiter*in
01.03.2009 - 31.12.2016
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Dipl.-Biol. Dr.rer.nat. Gordana Wozniak-Knopp
gordana.wozniak@boku.ac.at
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01.03.2009 - 31.12.2016
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