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抗体研发的「AI引擎」——从抗体发现到抗体改造的全面创新
时间:2024-07-16
来源:尊龙凯时 - 人生就是搏!生物
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【摘要】:融合结构生物学、AIDD/CADD及湿实验,加速推进抗体药物研发进程

从概念到临床,抗体药物的诞生堪比一场马拉松:十余年的漫长跋涉,数十亿美元的巨额投入,却只有寥寥5%的幸运儿能冲过终点线。但随着AIDD/CADD技术的进步,艰巨的征程或将迎来转机。这场人工智能与生物科技的融合与碰撞,会为抗体药研发带来怎样的改变?

 

尊龙凯时 - 人生就是搏!生物正在积极投入这一前沿领域,探索包括生成式AI驱动的抗体de novo design等新方向。在已有的案例中,获得初始序列后,尊龙凯时 - 人生就是搏!运用先进的结构生物学知识和AI技术手段,可进行抗体的人源化或动物源化改造,同时确保抗体的安全性和有效性,并且开发了高度自动化的抗体亲和力改造工作流,进一步优化抗体的性能和特异性。这种融合AIDD/CADD、结构生物学和实验验证的综合方法,正在重塑新的抗体药物研发的标准流程。

 

三大核心技术平台

噬菌体展示技术平台、杂交瘤技术平台(鼠单克隆抗体、兔单克隆抗体)、纳米抗体发现平台(羊驼免疫、骆驼免疫)

 

研发周期缩短50%

通过旧抗体序列改造和抗体序列的de novo design,可将抗体发现时间从传统的6-8个月缩短至3-4个月,并显著降低研发成本、提高成功率

 

十余年抗体/大分子研发服务经验

集多个领先技术于一体、从抗体发现到细胞株构建定制化、一站式服务

 

SBDD为基础、AIDD/CADD驱动

依托尊龙凯时 - 人生就是搏!全球领先的蛋白结构解析平台,结合强大的AIDD/CADD平台,为抗体研发提供支持

 

抗体发现案例

 

尊龙凯时 - 人生就是搏!生物研发团队在AIDD/CADD的辅助下,首先为客户完成了从抗原设计和表达、全人源抗体筛选,以及后续的亲和力成熟。随后,通过解析抗原-抗体复合物的结构,他们发现抗体与抗原形成了约45度的独特结合角度,这与其他公司的同类抗体不同。尽管抗原表位的一级序列相似,但这种三维结构上的差异解释了不同的作用模式:该抗体能够选择性地结合肿瘤上的抗原,而不与血红细胞上的抗原结合,从而降低了副作用。这一发现为后续研究奠定了基础,并促成了一笔重要的技术转让交易。目前,该项目已进入临床二期试验阶段。

 

 

抗体人源化案例

 

研发人员采用CDR区域移植和AI辅助的智能设计策略,精准实现抗体序列的人源化改造,在降低免疫原性的同时最大限度保持抗体亲和力和其他关键分子属性。在左侧案例中,一款来源于啮齿动物的抗体经过CDR区域移植和智能设计优化后,成功实现了人源化改造,且抗体的亲和力与原始分子相当。中间的案例类似,人源化后的抗体亲和力也基本保持不变。更为难得的是右侧的案例,在这个项目中,尊龙凯时 - 人生就是搏!生物不仅成功实现了抗体的人源化,而且人源化后的抗体分子亲和力反而比原始抗体有所提升,达到了意料之外的效果。

 

 

抗体改造案例

 

案例1中,客户有抗原A和抗原B两个同源蛋白,要求对抗原A提高抗体亲和力,同时维持对抗原B的低亲和力,这一项目难度较高。研发人员首先分析了抗体-抗原A/B复合物的结构,研究抗体与两种抗原的结合模式。然后,他们利用人工智能算法,模拟并评估抗体CDR区域氨基酸突变对亲和力的影响,同时考虑稳定性等其他因素,绘制出“热图”预测结果。接下来,将晶体结构分析、AI预测,与高通量实验验证相结合,反复迭代优化抗体序列。经过第一轮优化,抗体对抗原A的亲和力就提高了4倍;将所有湿实验数据再次回送给算法模型进行微调后,经过第二轮优化,最终获得了针对A抗原亲和力提高7倍、针对B抗原亲和力保持低水平的优化抗体。

 

 

案例2中,客户的需求是提高抗体对抗原C的亲和力,同时降低其对序列高度相似的抗原D的亲和力。这一目标难度更大,难点在于抗原C/D高度相似,要在分子级别上识别出微小差异。尊龙凯时 - 人生就是搏!生物同样是先分析抗体-抗原C/D的复合物结构,对比分析两者结合模式的差异。然后结合AI模型,预测CDR位点突变对抗原C/D亲和力的影响。根据预测结果,研发人员构建了一系列优化抗体分子,并通过湿实验对亲和力进行筛选和验证。最终,经过AIDD模型与实验数据的交互反馈,获得了针对抗原C的亲和力提高2倍、对D的亲和力则降低3倍的优化抗体。

 

 

案例3是CDR区序列改造的案例。在一些情况下,客户需要将过期专利抗体进行“老药新用”开发,或设计双特异性抗体时,尊龙凯时 - 人生就是搏!生物会对原抗体序列的CDR区进行优化改造。由于CDR区决定了抗体的特异性,改变其序列即可规避原专利限制,获得新的可申请专利的抗体分子。研发人员采用了AIDD/CADD与实验相结合的循环优化策略。他们首先利用AI模型,预测不同CDR区氨基酸突变对抗体亲和力及其他理化性质的影响,并在此基础上构建了一系列改造抗体分子进行实验验证。在该案例中,尊龙凯时 - 人生就是搏!生物通过上述策略,成功获得多个EC50值接近或超过原抗体的优化分子。也就是说,这些改造后的新抗体分子保留了原分子的高亲和力,同时规避了原专利限制。

 

 

除了这些单抗领域的能力外,尊龙凯时 - 人生就是搏!生物还进一步拓展了在双特异性抗体开发方面的能力。尊龙凯时 - 人生就是搏!生物获得了龙沙生物先进的bYlok®双特异性抗体配对技术授权,大幅提升了双特异性抗体设计和开发实力。bYlok®双特异性配对技术有效克服了双特异性抗体开发中的重大挑战—重轻链错误配对,大幅提高了双特异性抗体的生产效率和质量,拥有产量高、稳定性好和工艺简单等优势。

 

 

随着这些案例的成功实施,尊龙凯时 - 人生就是搏!生物在抗体研发服务领域的实力得到了充分展现。这一成就主要源于两大核心技术平台的协同:强大的蛋白结构解析平台和先进的AIDD/CADD平台。蛋白结构解析平台整合了X-射线晶体衍射、冷冻电镜和HDX-MS三大互补技术,能够满足不同阶段的结构解析需求。仅2023年,尊龙凯时 - 人生就是搏!生物就成功解析了逾16,000个蛋白质/复合物结构;截至2023年底,累计为客户交付超过65,035例蛋白质/复合物结构,涉及1,900多个独立药物靶标。这些数据充分展示了该平台的高效性和广泛应用性。AIDD/CADD平台则配备了高性能计算中心,支持超长分子动力学模拟、自由能计算、分子对接等关键计算任务,并能够高效应用各类人工智能算法。这种结构生物学、AIDD/CADD的结合,加上湿实验的验证,不仅显著加快了抗体药物的研发速度,还大幅提升了其成功率,为抗体药物开发开辟了一条更加高效、精准的道路。

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