可视化分析Cetuximab药物与靶标分子相互作用的新方法研究

Cetuximab is the first FDA-approved anti-EGFR monoclonal antibody drug. In order to evaluate its therapeutic performance, both LC-MS/MS and positron emission tomography have been used to study its pharmacokinetics and distribution. Cetuximab is demonstrated to be safer with less toxic and side effects compared to traditional chemotherapies, but it is also faced with challenges including a lack of therapeutic response in the treatment of cancer. Mechanism studies indicated both the drug-target interaction and the subsequent internalization are crucial determinants of the therapeutic effect. However, available detection methods can either measure the concentration or distribution of cetuximab, without analysis of the dynamic interaction between the drug and its target. To this end, we plan to develop a new method to visualize the cetuximab-target interaction, through a combination of site-selective labeling of the antibody with a turn-on strategy indicative of the drug-target binding. With this method, we will explore factors that may affect their interaction in hope of coming up with solutions to achieve better clinical performance.

Cetuximab是首个上市的靶向EGFR的单克隆抗体药物，为监测其疗效，主要应用LC-MS/MS定量分析和正电子发射断层扫描成像方法研究cetuximab在生物体中的药代和静态分布。尽管cetuximab在安全性和毒副作用上优于传统化疗药物，但在临床癌症治疗中它仅对部分病人有效。研究表明，cetuximab与靶标的结合情况以及内吞作用可能对药效有重要影响，而现有方法通常只能测定cetuximab本身的浓度及静态组织分布，无法进行两者之间相互作用及内吞过程的动态分析。对此，本项目拟在cetuximab特定位点标记“OFF”状态的荧光分子，通过药物与靶标的结合使荧光分子被“Turn ON”，并结合活细胞荧光成像技术，建立可视化检测cetuximab与EGFR相互作用的新方法，从分子层面揭示可能影响两者结合过程的因素，如浓度、受体状态、内吞作用等，为提高其临床有效性提供参考。

Cetuximab是首个上市的靶向EGFR的单克隆抗体药物，为监测其疗效，主要应用LC-MS/MS定量分析和正电子发射断层扫描成像方法研究cetuximab在生物体中的药代和静态分布。尽管cetuximab在安全性和毒副作用上优于传统化疗药物，但在临床癌症治疗中它仅对部分病人有效。研究表明，cetuximab与靶标的结合情况以及内吞作用可能对药效有重要影响，而现有方法通常只能测定cetuximab本身的浓度及静态组织分布，无法进行两者之间相互作用及内吞过程的动态分析。本项目针对现有检测方法不足，通过构建IgG类抗体通用型荧光标记物，定点标记于cetuximab的轻、重链N端氨基。该荧光小分子的信号强度会随二聚体-单体状态而改变，原本处于二聚淬灭状态的荧光分子（H型二聚体）在抗体药物与靶标发生结合时，因二聚状态被破坏会转变为单体而使荧光增强，可直接指示抗体-靶标的相互作用。由于背景信号低，该方法能够直接在活性胞中指示cetuximab与靶标EGFR之间的动态相互作用情况，从分子层面揭示可能影响两者结合过程的因素，如抗体浓度、受体状态、内吞作用等，为提高其临床有效性提供参考。此外，该标记方法不依赖于抗体的氨基酸序列，通过实验证实可用于necitumumab（靶向EGFR的重组人源性IgG1单克隆抗体）等其他抗体药物，可作为活细胞中免清洗、实时、可视化分析抗体-靶标相互作用的通用型策略。在此基础上，通过引入具有近红外波长的H型二聚体，可进一步提升成像深度，也可进行双通道同时成像，考察单抗药物联用对靶标结合率的影响。