✖


Jump to content

Картирование эпитопов

Карты эпитопов предоставляют информацию MOA.
Карты эпитопов высокого разрешения антител против Эболы гликопротеина (GP), определенные с помощью картирования эпитопов методом дробового мутагенеза . Карты эпитопов предоставляют данные для определения механизма действия (МОА).

В иммунологии картирование эпитопов это процесс экспериментальной идентификации сайта связывания или эпитопа антитела — на его целевом антигене (обычно на белке ). [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] Идентификация и характеристика сайтов связывания антител помогают в открытии и разработке новых методов лечения , вакцин и диагностики . [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] Характеристика эпитопа также может помочь выяснить механизм связывания антитела. [ 9 ] и может усилить защиту интеллектуальной собственности (патентов). [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] Данные экспериментального картирования эпитопов могут быть включены в надежные алгоритмы для облегчения in silico прогнозирования эпитопов B-клеток на основе данных о последовательностях и/или структурных данных. [ 13 ]

Эпитопы обычно делят на два класса: линейные и конформационные/прерывистые. Линейные эпитопы образуются в результате непрерывной последовательности аминокислот в белке . Конформационные эпитопы Эпитопы образованы аминокислотами , которые находятся рядом в свернутой трехмерной структуре, но удалены в белковой последовательности. Обратите внимание, что конформационные эпитопы могут включать несколько линейных сегментов. Исследования по картированию эпитопов В-клеток показывают, что большинство взаимодействий между антигенами и антителами, особенно аутоантителами и защитными антителами (например, в вакцинах), основано на связывании с прерывистыми эпитопами. [ нужна ссылка ]

Значение для характеристики антител

[ редактировать ]

Предоставляя информацию о механизме действия , картирование эпитопов является важнейшим компонентом разработки терапевтических моноклональных антител (mAb). Картирование эпитопов может показать, как моноклональные антитела оказывают свои функциональные эффекты – например, блокируя связывание лиганда или удерживая белок в нефункциональном состоянии. Многие терапевтические моноклональные антитела нацелены на конформационные эпитопы , которые присутствуют только тогда, когда белок находится в нативном (правильно свернутом) состоянии, что может затруднить картирование эпитопов. [ 14 ] Картирование эпитопов имело решающее значение для разработки вакцин против распространенных или смертельных вирусных патогенов, таких как чикунгунья , [ 15 ] денге , [ 16 ] Эбола , [ 5 ] [ 17 ] [ 18 ] и вирусы Зика , [ 19 ] путем определения антигенных элементов (эпитопов), которые обеспечивают долговременный эффект иммунизации. [ 20 ]

Сложные антигены-мишени, такие как мембранные белки (например, рецепторы, связанные с G-белком [GPCR] ). [ 21 ] а многосубъединичные белки (например, ионные каналы ) являются ключевыми объектами разработки лекарств. Картирование эпитопов этих мишеней может оказаться сложной задачей из-за сложности экспрессии и очистки этих сложных белков. Мембранные белки часто имеют короткие антигенные участки (эпитопы), которые правильно складываются только в контексте липидного бислоя. В результате эпитопы моноклональных антител на этих мембранных белках часто являются конформационными и, следовательно, их труднее картировать. [ 14 ] [ 21 ]

Важность защиты интеллектуальной собственности (ИС)

[ редактировать ]
Карты эпитопов поддерживают IP
методом дробового мутагенеза Картирование эпитопов антител против HER2 выявило новый эпитоп (оранжевые сферы). Карты эпитопов предоставляют подтверждающие данные для претензий на интеллектуальную собственность (патенты).

Картирование эпитопов стало распространенным способом защиты интеллектуальной собственности (ИС) терапевтических МКА. Знание специфических сайтов связывания антител усиливает патенты и нормативные документы, поскольку позволяет различать существующие антитела и предшествующего уровня техники . антитела [ 10 ] [ 11 ] [ 22 ] Способность дифференцировать антитела особенно важна при патентовании антител против хорошо проверенных терапевтических мишеней (например, PD1 и CD20 ), которые могут быть обработаны несколькими конкурирующими антителами. [ 23 ] Помимо проверки патентоспособности антител, данные картирования эпитопов использовались для поддержки широких заявок на антитела, поданных в Ведомство США по патентам и товарным знакам . [ 11 ] [ 12 ]

Данные об эпитопах сыграли центральную роль в нескольких громких судебных делах, связанных со спорами по поводу конкретных участков белка, на которые нацелены терапевтические антитела. [ 22 ] В этом отношении дело Amgen против Sanofi / Regeneron Pharmaceuticals об ингибиторе PCSK9 зависело от способности доказать, что терапевтические антитела Amgen и Sanofi/Regeneron связываются с перекрывающимися аминокислотами на поверхности PCSK9 . [ 24 ]

Методы

[ редактировать ]

Существует несколько методов картирования эпитопов антител на целевых антигенах:

  • Рентгеновская сокристаллография и криогенная электронная микроскопия (крио-ЭМ) . Рентгеновская кокристаллография исторически считалась золотым стандартом картирования эпитопов, поскольку она позволяет напрямую визуализировать взаимодействие между антигеном и антителом. Крио-ЭМ также может предоставить карты взаимодействий антитело-антиген в высоком разрешении. [ 25 ] Однако оба подхода технически сложны, трудоемки и дороги, и не все белки поддаются кристаллизации. Более того, эти методы не всегда осуществимы из-за сложности получения достаточного количества правильно свернутого и обработанного белка. Наконец, ни один из методов не может различить ключевые остатки эпитопа (энергетические «горячие точки»). [ 26 ] для МКА, которые связываются с той же группой аминокислот.
  • массива на основе Сканирование олигопептидов . Этот метод, также известный как сканирование перекрывающихся пептидов или анализ пепскан , использует библиотеку олигопептидных последовательностей из перекрывающихся и неперекрывающихся сегментов целевого белка и проверяет их способность связывать интересующее антитело. Этот метод является быстрым, относительно недорогим и особенно подходит для определения профиля эпитопов большого количества антител-кандидатов против определенной мишени. [ 20 ] [ 27 ] Разрешение картирования эпитопов зависит от количества используемых перекрывающихся пептидов. Основным недостатком этого подхода является то, что прерывистые эпитопы разлагаются на более мелкие пептиды, что может привести к снижению аффинности связывания. Однако были достигнуты успехи в таких технологиях, как ограниченные пептиды, которые можно использовать для имитации конформационных, а также прерывистых эпитопов. Например, антитело против CD20 было картировано в исследовании [ 28 ] использование сканирования олигопептидов на основе массива, путем объединения несмежных пептидных последовательностей из разных частей целевого белка и обеспечения конформационной жесткости этого объединенного пептида (например, с помощью каркасов CLIPS). [ 29 ] ). Анализ замещения пептидов также позволяет разрешать отдельные аминокислоты и, следовательно, может точно определить ключевые остатки эпитопа.
  • Картирование сайт-направленного мутагенеза . Молекулярно-биологический метод сайт-направленного мутагенеза (SDM) можно использовать для картирования эпитопов. При СДМ в последовательность целевого белка вносятся систематические мутации аминокислот. Связывание антитела с каждым мутировавшим белком тестируют для идентификации аминокислот, составляющих эпитоп. Этот метод можно использовать для картирования как линейных, так и конформационных эпитопов, но он трудоемкий и требует много времени, обычно ограничивая анализ небольшим количеством аминокислотных остатков. [ 2 ]
  • Высокопроизводительное картирование эпитопов методом дробового мутагенеза. [ 2 ] [ 10 ] [ 30 ] Дробовиковый мутагенез — это высокопроизводительный подход к картированию эпитопов моноклональных антител. [ 30 ] Метод дробового мутагенеза начинается с создания библиотеки мутаций всего целевого антигена , при этом каждый клон содержит уникальную аминокислотную мутацию (обычно замену аланина). Сотни клонов плазмид из библиотеки индивидуально размещаются в 384-луночных микропланшетах, экспрессируются в клетках человека и тестируются на связывание антител. Аминокислоты мишени, необходимые для связывания антитела, идентифицируются по потере иммунореактивности. Эти остатки картируются на структурах целевого белка для визуализации эпитопа. Преимущества высокопроизводительного картирования эпитопов методом дробовика включают в себя: 1) способность идентифицировать как линейные, так и конформационные эпитопы, 2) более короткое время анализа, чем другие методы, 3) представление правильно свернутых и посттрансляционно модифицированных белков и 4) способность идентифицировать ключевые аминокислоты, которые управляют энергетическими взаимодействиями (энергетическими «горячими точками» эпитопа). [ 26 ] [ 31 ]
  • Водородно-дейтериевый обмен (HDX). Этот метод дает информацию о доступности растворителя различных частей антигена и антитела, демонстрируя пониженную доступность растворителя в областях белок-белковых взаимодействий. [ 32 ] Одним из его преимуществ является то, что он определяет место взаимодействия комплекса антиген-антитело в его нативном растворе и не вносит никаких модификаций (например, мутаций) ни в антиген, ни в антитело. Также было продемонстрировано, что картирование эпитопов HDX является эффективным методом быстрого предоставления полной информации о структуре эпитопов. [ 33 ] Обычно он не предоставляет данные на уровне аминокислот, но это ограничение устраняется благодаря новым технологическим достижениям. [ 34 ] Недавно его рекомендовали как быстрый и экономичный подход к картированию эпитопов. [ 35 ] на примере сложной белковой системы гриппа гемагглютинина.
  • Масс-спектрометрия с перекрестными связями. [ 36 ] Антитело и антиген связываются с меченым сшивающим линкером, и образование комплекса подтверждается обнаружением MALDI большой массы . Место связывания антитела с антигеном затем можно определить с помощью масс-спектрометрии (МС). Сшитый комплекс очень стабилен и может подвергаться воздействию различных ферментов и условий расщепления, что позволяет обнаруживать множество различных вариантов пептидов. Методы МС или МС/МС используются для обнаружения расположения аминокислот меченых сшивающих агентов и связанных пептидов (как эпитоп , так и паратоп определяются в одном эксперименте). Ключевым преимуществом этого метода является высокая чувствительность МС-детектирования, что означает, что требуется очень мало материала (сотни микрограмм или меньше).

Другие методы, такие как дрожжевой дисплей , фаговый дисплей , [ 37 ] и ограниченный протеолиз обеспечивают высокопроизводительный мониторинг связывания антител, но не имеют разрешения, особенно для конформационных эпитопов. [ 38 ]

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ ДеЛиссер, HM (1999). «Картирование эпитопов». Протоколы белков адгезии . Методы Мол Биол. Том. 96. стр. 11–20. дои : 10.1385/1-59259-258-9:11 . ISBN  978-1-59259-258-6 . ПМИД   10098119 .
  2. ^ Jump up to: а б с Дэвидсон, Э; Доранц, Б. (2014). «Высокопроизводительный подход к картированию эпитопов антител к B-клеткам» . Иммунология . 143 (1): 13–20. дои : 10.1111/imm.12323 . ПМК   4137951 . ПМИД   24854488 .
  3. ^ Вествуд, Олвин MR; Хэй, Фрэнк С., ред. (2001). Картирование эпитопов: практический подход . Оксфорд, Оксфордшир: Издательство Оксфордского университета. ISBN  978-0-19-963652-5 . [ нужна страница ]
  4. ^ Гершони, Дж. М.; Ройтбурд-Берман, А; Симан-Тов, Д.Д.; Тарновицкий Фройнд, Н.; Вайс, Ю. (2007). «Картирование эпитопов: первый шаг в разработке вакцин на основе эпитопов» . Биопрепараты . 21 (3): 145–56. дои : 10.2165/00063030-200721030-00002 . ПМК   7100438 . ПМИД   17516710 . S2CID   29506607 .
  5. ^ Jump up to: а б Сапфир, Э.О. (2018). «Систематический анализ моноклональных антител против вируса Эбола ГП определяет особенности, способствующие защите» . Клетка . 174 (4). и др.: P938–52. дои : 10.1016/j.cell.2018.07.033 . ПМК   6102396 . ПМИД   30096313 .
  6. ^ Даттон, Дж. (1 января 2016 г.). «Integral Molecular оценивает Эболу: специалист по мембранным белкам картирует сайты связывания Эболы, чтобы ускорить открытие вакцины» . Новости генной инженерии и биотехнологии . 36 (1).
  7. ^ Ахмад, Т.А.; Эвейда, А; Шевейта, Ю.А. (2016). «Картирование эпитопов В-клеток для разработки вакцин и эффективной диагностики» . Исследования в вакцинологии . 5 : 71–83. дои : 10.1016/j.trivac.2016.04.003 .
  8. ^ Ахмад, Т.А.; Эвейда, А; Эль-Сайед, Л.Х. (2016). «Картирование эпитопов Т-клеток для разработки мощных вакцин» . Отчеты о вакцинах . 6 : 13–22. дои : 10.1016/j.vacrep.2016.07.002 .
  9. ^ Дэвидсон, Э; и др. (2015). «Механизм связывания с гликопротеином вируса Эбола с помощью коктейля антител ZMapp, ZMAb и MB-003» . Журнал вирусологии . 89 (21): 10982–92. дои : 10.1128/JVI.01490-15 . ПМЦ   4621129 . ПМИД   26311869 .
  10. ^ Jump up to: а б с Баник, С; Дэн, X; Доранц, Б. (2017). «Использование картирования эпитопов для получения большей пользы от моноклональных антител» . Новости генной инженерии и биотехнологии . 37 (15).
  11. ^ Jump up to: а б с Дэн, X; Шторц, У; Доранц, Би Джей (2018). «Усиление патентной защиты антител с использованием информации о картировании эпитопов» . МАБ . 10 (2): 204–9. дои : 10.1080/19420862.2017.1402998 . ПМЦ   5825199 . ПМИД   29120697 .
  12. ^ Jump up to: а б Ледфорд, Х (2018). «Спешка защитить прибыльные патенты на антитела набирает обороты» . Природа . 557 (7707): 623–624. Бибкод : 2018Natur.557..623L . дои : 10.1038/d41586-018-05273-z . ПМИД   29844545 .
  13. ^ Поточнакова Л; Бхиде, М; Пульзова, Л.Б. (2017). «Введение в картирование эпитопов B-клеток и предсказание эпитопов in silico» . Журнал иммунологических исследований . 2016 : 1–11. дои : 10.1155/2016/6760830 . ПМК   5227168 . ПМИД   28127568 .
  14. ^ Jump up to: а б Баник, ССР; Доранц, Би Джей (2010). «Картирование сложных эпитопов антител» . Новости генной инженерии и биотехнологии . 3 (2): 25–8.
  15. ^ Чжан, Р; и др. (2018). «Mxra8 является рецептором нескольких артритогенных альфавирусов» . Природа . 557 (7706): 570–4. Бибкод : 2018Natur.557..570Z . дои : 10.1038/s41586-018-0121-3 . ПМК   5970976 . ПМИД   29769725 .
  16. ^ Ниварти, Великобритания; и др. (2017). «Картирование В-клеток памяти человека и реакций нейтрализующих антител в сыворотке крови на инфекцию и вакцинацию вирусом денге серотипа 4» . Журнал вирусологии . 91 (5): e02041–16. дои : 10.1128/JVI.02041-16 . ПМК   5309932 . ПМИД   28031369 .
  17. ^ Фляк А.И.; и др. (2018). «Широко нейтрализующие антитела выживших людей нацелены на консервативный сайт в области гликопротеина HR2-MPER вируса Эбола» . Природная микробиология . 3 (6): 670–677. дои : 10.1038/s41564-018-0157-z . ПМК   6030461 . ПМИД   29736037 .
  18. ^ Чжао, X; и др. (2017). «Вызванные иммунизацией антитела широкого спектра действия обнаруживают слитую петлю эболавируса как уязвимое место» . Клетка . 169 (5): 891–904. дои : 10.1016/j.cell.2017.04.038 . ПМК   5803079 . ПМИД   28525756 .
  19. ^ Саппарапу, Г; и др. (2016). «Нейтрализующие человеческие антитела предотвращают репликацию вируса Зика и заболевания плода у мышей» . Природа . 540 (7633): 443–7. Бибкод : 2016Natur.540..443S . дои : 10.1038/nature20564 . ПМЦ   5583716 . ПМИД   27819683 .
  20. ^ Jump up to: а б Гасейциве, С.; и др. (2010). «Идентификация на основе пептидных микрочипов эпитопа Mycobacterium Tuberculosis, связывающегося с HLA-DRB1*0101, DRB1*1501 и DRB1*0401» . Клиническая и вакциноиммунология . 17 (1): 168–75. дои : 10.1128/CVI.00208-09 . ПМК   2812096 . ПМИД   19864486 .
  21. ^ Jump up to: а б Паес, С; и др. (2009). «Картирование эпитопов антител на атомном уровне на GPCR» . Журнал Американского химического общества . 131 (20): 6952–6954. дои : 10.1021/ja900186n . ПМК   2943208 . ПМИД   19453194 .
  22. ^ Jump up to: а б Сандеркок, CG; Шторц, У (2012). «Спецификация антитела, выходящая за пределы цели: заявление о терапевтическом антителе более позднего поколения по его целевому эпитопу». Природная биотехнология . 30 (7): 615–618. дои : 10.1038/nbt.2291 . ПМИД   22781681 . S2CID   52810327 .
  23. ^ Тилинг, Ти Джей; и др. (2006). «Биологическая активность моноклональных антител человека к CD20 связана с уникальными эпитопами CD20» . Журнал иммунологии . 177 (1): 362–71. дои : 10.4049/jimmunol.177.1.362 . ISSN   0022-1767 . ПМИД   16785532 .
  24. ^ «Amgen Inc. и др. против Санофи и др.» . Проверено 23 июля 2017 г.
  25. ^ Лонг, Ф; и др. (2015). «Крио-ЭМ-структуры проясняют механизмы нейтрализации человеческих моноклональных антител против чикунгунья, обладающих терапевтической активностью» . ПНАС . 112 (45): 13898–13903. Бибкод : 2015PNAS..11213898L . дои : 10.1073/pnas.1515558112 . ПМЦ   4653152 . ПМИД   26504196 .
  26. ^ Jump up to: а б Боган, А.А.; Торн, Канзас (1998). «Анатомия горячих точек в интерфейсах белков». Журнал молекулярной биологии . 280 (1): 1–9. дои : 10.1006/jmbi.1998.1843 . ПМИД   9653027 . S2CID   11014160 .
  27. ^ Линнебахер, М; и др. (2012). «Характеристика клональности природных эпитоп-специфичных антител против топоизомеразы IIa, связанной с опухолью, с помощью пептидного чипа и анализа протеома: пилотное исследование с образцами пациентов с колоректальной карциномой». Аналитическая и биоаналитическая химия . 403 (1): 227–38. дои : 10.1007/s00216-012-5781-5 . ПМИД   22349330 . S2CID   33847079 .
  28. ^ Крэгг, М.С. (2011). «Антитела CD20: искривление времени» . Кровь . 118 (2): 219–20. doi : 10.1182/blood-2011-04-346700 . ПМИД   21757627 .
  29. ^ Тиммерман, П; и др. (2009). «Функциональная реконструкция структурно сложных эпитопов с использованием технологии CLIPS™» (PDF) . Открытый журнал вакцин . 2 (1): 56–67. doi : 10.2174/1875035400902010056 (неактивен 3 апреля 2024 г.). hdl : 11245/1.309707 . {{cite journal}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на апрель 2024 г. ( ссылка )
  30. ^ Jump up to: а б «Службы картирования эпитопов» . Интегральная молекулярная . Проверено 21 сентября 2018 г.
  31. ^ Ло Конте, Л; Чотия, К; Джанин, Дж (1999). «Атомная структура белков-белковых сайтов узнавания». Журнал молекулярной биологии . 285 (5): 2177–2198. дои : 10.1006/jmbi.1998.2439 . ПМИД   9925793 . S2CID   20154946 .
  32. ^ Казина, ВК; и др. (2014). «Картирование эпитопов аутоантител с помощью водородно-дейтериевой обменной масс-спектрометрии с разрешением почти в один аминокислотный остаток выявляет новые экзосайты ADAMTS13, имеющие решающее значение для распознавания субстрата и механизма аутоиммунной тромботической тромбоцитопенической пурпуры» . Кровь . 124 (21): 108. дои : 10.1182/кровь.V124.21.108.108 .
  33. ^ Малито, Э.; Фалери, А.; Сурдо, Польша; Вегги, Д.; Маруджи, Г.; Грасси, Э.; Карточчи, Э.; Бертольди, И.; Дженовезе, А.; Сантини, Л.; Романьоли, Г. (2013). «Определение защитного эпитопа белка, связывающего фактор H, ключевого фактора вирулентности менингококка и вакцинного антигена» . Труды Национальной академии наук . 110 (9): 3304–3309. Бибкод : 2013PNAS..110.3304M . дои : 10.1073/pnas.1222845110 . ISSN   0027-8424 . ПМЦ   3587270 . ПМИД   23396847 .
  34. ^ Пан, Дж. (2019). «Картирование эпитопов антител с разрешением по одному остатку для неочищенных антигенов» . Журнал иммунологии . 202 (1 дополнение): 131,36. doi : 10.4049/jimmunol.202.Supp.131.36 . ISSN   0022-1767 . S2CID   255732819 .
  35. ^ Пучадес, К.; Кукрер, Б.; Дифенбах, О.; Сникс-Вриз, Э.; Юрашек, Дж.; Коудсталл, В.; Апетри, А. (2019). «Картирование эпитопов различных кандидатов на лекарство против гемагглютинина гриппа с использованием HDX-MS» . Научные отчеты 9 (1): 4735. Бибкод : 2019НатСР... 9.4735P дои : 10.1038/ s41598-019-41179-0 ISSN   2045-2322 . ПМК   6427009 . ПМИД   30894620 .
  36. ^ «Картирование эпитопов» . covalx.com/services/epitope-mapping-overview . Проверено 23 февраля 2017 г.
  37. ^ Мендонса, М; и др. (2016). «Фруктозо-1,6-бисфосфат-альдолаза, новый иммуногенный поверхностный белок видов Listeria» . ПЛОС ОДИН . 11 (8): e0160544. Бибкод : 2016PLoSO..1160544M . дои : 10.1371/journal.pone.0160544 . ПМЦ   4973958 . ПМИД   27489951 .
  38. ^ Фланаган, Н. (15 мая 2011 г.). «Картирование эпитопов с помощью масс-спектроскопии H/D-ex: ExSAR расширяет репертуар технологической платформы за пределы характеристики белков» . Новости генной инженерии и биотехнологии . 31 (10). дои : 10.1089/gen.31.10.02 .
[ редактировать ]
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Epitope_mapping&oldid=1221145073"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: e3663a39de9fa1def429aee2499da8f4__1714268220
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/e3/f4/e3663a39de9fa1def429aee2499da8f4.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Epitope mapping - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)