CN115043910B - 抑制tigit与cd155结合的多肽及其应用 - Google Patents

抑制tigit与cd155结合的多肽及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一系列对TIGIT与CD155结合具有抑制作用的的多肽,本发明应用高通量药物筛选技术,从大型环肽库中筛选到名为PL01201001的多肽,具有能够抑制TIGIT与CD155结合的作用。PL01201001是含有80个氨基酸环肽,通过解压缩技术得到一系列衍生的小环肽和线性肽,都具有抑制TIGIT与CD155结合的作用。PL01201001及其一系列多肽能够作为TIGIT抑制剂,进一步开发出针对与TIGIT相关肿瘤的疾病的多肽类新药。

Description

抑制TIGIT与CD155结合的多肽及其应用
技术领域
本发明属于生物医学技术领域,具体涉及TIGIT与CD155抑制剂的发现及其应用。
背景技术
T细胞介导的适应性免疫应答在分子层面需要两个信号,一是T细胞受体(TCR,Tcell receptor)对抗原的识别,即经由结合抗原呈递细胞上的主要组织相容性复合体(MHC)的方式;二是抗原呈递细胞上的共刺激分子作用于T细胞上的共刺激受体。T 细胞上的共抑制受体(又称免疫检查点受体)则抑制通过TCR信号激发的T细胞的活化,导致T细胞处于失能和耐受状态(Joller N.and Kuchroo V.K.Tim-3,Lag-3,and TIGIT. Curr TopMicrobiol Immunol.2017;410:127–156)。免疫检查点受体可以在三个方面调节T细胞的免疫反应,即直接抑制效应T细胞的活化,促进Treg细胞的负调控功能,以及调节抗原呈递细胞的功能以阻止T细胞的活化(Anderson A.C.,Joller N.and Kuchroo V.K.Lag-3,Tim-3,and TIGIT co-inhibitory receptors with specialized functions in immuneregulation.Immunity.2016May 17;44(5):989–1004)。
生理状态下,免疫检查点受体分子对免疫系统的平衡状态的维持有着关键的作用,其可以调控免疫反应的强度或持续时间的长短,防止对正常组织的病理性损害。免疫检查点的基因变异和自身免疫性疾病相关联(陆思芸,林峰,吴炯.一种新的免疫检查点分子—TIM-3.生物产业技术.2017.05(9月):64-68)。在肿瘤微环境中,免疫检查点对免疫反应的抑制作用被放大,导致T细胞耗能衰竭,是肿瘤细胞逃脱免疫攻击的手段。近年来,免疫检查点受体在癌症和病毒的慢性感染中作为治疗靶点越来越受到重视。有文献报道了目前热门和新涌现的一些免疫检查点受体分子和它们相应的配体分子(Qing S.,Xu L.P.,et.al.Novel immune checkpoint targets:moving beyond PD-1and CTLA-4.MolecularCancer,2019;18:155),如PD-1,CTLA-4,TIM-3,LAG-3,TIGIT,VISTA等。
TIGIT(T cell immunoglobulin and ITIM domain)最早是通过生物信息分析的方法发现,是和CD28属于同一家族的细胞表面蛋白受体分子。TIGIT的表达局限于淋巴细胞,主要在激活的T细胞和NK细胞、记忆T细胞、部分Treg细胞以及滤泡T辅助细胞。TIGIT和两个配体结合:CD155(又称PVR或Necl-5)和CD112,且对CD155的亲和力远高于CD112。TIGIT和CD226竞争性结合CD155/CD112(TIGIT比CD226对配体 CD155/C112有超10倍的亲和力)产生免疫抑制信号。
TIGIT的配体CD155和CD112广泛表达于肿瘤细胞,CD226作为免疫共刺激受体促进免疫细胞对肿瘤的细胞毒杀伤作用及抗肿瘤效应,而TIGIT的作用则和CD226相反。TIGIT也被肿瘤微环境中经常存在的梭杆核酸状菌(Fusobacterium nucleatum)所利用而阻碍免疫保护的反应,譬如TIGIT和此细菌的Fap2蛋白结合后抑制NK细胞的细胞毒杀伤作用。在肿瘤微环境中,TIGIT和PD-1、TIM-3、LAG-3一起高表达于功能缺失或耗竭状态的CD8+肿瘤浸润性淋巴细胞上。共同抑制TIGIT和PD-1受体,或者共同抑制TIGIT和TIM-3,则可以提高CD8+T细胞的增生、杀伤肿瘤细胞的炎症因子产生、逆转CD8+T细胞的耗竭状态,达到促进抗肿瘤免疫抑制、诱发肿瘤缩小的效果。除了上述作用,TIGIT在肿瘤微环境中也表达于处于活跃状态呈现免疫抑制功能的Treg 细胞上,因此TIGIT也通过Treg的作用起到抑制抗肿瘤的效应。如前所述,抑制TIGIT 的功能对治疗肿瘤具有十分积极的作用,尤其是和PD-1或TIM-3等其它免疫检查点抑制剂协同作用下,效果更加明显。
慢性病毒感染时机体长期暴露于病毒抗原,效应T细胞处于耗竭状态。CD226在慢性病毒感染状态下提高CTL(细胞毒性T细胞)和NK细胞的功能,促进病毒的清除。 TIGIT作为一种新的免疫抑制性受体被发现较晚,虽然许多机制仍未探明,但现有的证据显示TIGIT在机体的免调节网络中可能扮演着重要角色,对T细胞和NK细胞功能可能起到十分重要的调控作用。目前尚无靶向TIGIT的药物获批上市。据不完全统计,针对TIGIT靶点的开发,目前处于在研阶段的药物37个,其中III期药物4个, II期药物4个,I期药物5个,临床前药物20个。罗氏公司的tiragolumab是首个获得 FDA授予突破性疗法认定的TIGIT抑制剂,国内深耕于TIGIT抑制剂的企业包括百济神州、百奥泰、信达生物、君实生物等(靶向TIGIT药物在研现状,文/柏思荟2021-12-01)。
多肽类药物分子量上介于小分子药物和生物制品之间,有着独特的特性,因为多肽在机体内作为信号分子参与众多生理功能,所以多肽药物往往充当替代疗法的角色,以弥补内源性多肽激素水平的缺乏,2019年,多肽类药物,占全球医药市场的5%,全球销售额超过500亿美元。目前,没有针对TIGIT的多肽抑制剂药物,开发抑制TIGIT 的多肽药物具有广阔的意义和前景。
发明内容
发明目的:本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足,提供一种新的TIGIT与CD155抑制剂,所述新的TIGIT与CD155抑制剂可以用于例如诊断应用、肿瘤治疗、病毒的慢性感染等应用。
为实现上述目的,本发明提出了一种抑TIGIT与CD155结合的多肽,其氨基酸序列如SEQ ID NO.1至SEQ ID NO.5中的任意一条所示,其中,SEQ ID NO.1的第1个氨基酸和第80个氨基酸通过肽键成环,SEQ ID NO.2至SEQ ID NO.5为线性肽,具体地,
SEQ ID NO.1的氨基酸序列为:
HHHHLEKNMKGNTGLCLQMAITTAPIGSWEVKILTLQTPSTVTTPMLLLQHNSLIYKVPMPLLLRWPQWPPQWLRYCFHH。
SEQ ID NO.2的氨基酸序列为:
LEKNMKGNTGLCLQMAITTAPIGSWEVKIL;
SEQ ID NO.3的氨基酸序列为:
MKGNTGLCLQMAITTAPIGSWEVKILTLQT
SEQ ID NO.4的氨基酸序列为:
ITTAPIGSWEVKILTLQTPSTVTTPMLLLQ;
SEQ ID NO.5的氨基酸序列为:
VKILTLQTPSTVTTPMLLLQHNSLIYKVPM。
其中,所TIGIT与CD155是人TIGIT与CD155蛋白。
进一步地,编码上述任意多肽的核苷酸也在本发明的保护范围之内。上述多肽可以通过化学合成和构建表达载体两种方法来合成。
本申请进一步提出了上述多肽及其截短体在制备用于治疗与高表达TIGIT相关的肿瘤疾病的药物上的应用。
本发明进一步提出了一种药物组合物,其包含上述多肽或截短体或者其药学上可接受的载体。
进一步地,本发明还提出了一种抑制TIGIT与CD155结合的多肽的筛选方法,包括如下步骤:以链霉亲和素-Eu作为荧光供体,Fc-Alexa Fluor647标记的山羊抗人IgG (GoatAnti-Human IgG Fc-Alexa Fluor647)作为荧光受体,以生物素标记TIGIT与CD155作为靶标蛋白;当TIGIT与CD155结合后,加入荧光供体和荧光受体以发生 FRET,然后加入待测多肽,观察FRET信号是否减弱。
优选地,在FRET体系中,TIGIT的浓度为1nM至16nM,CD155的浓度为1nM 至16nM。
有益效果:
(1)本发明所用多肽库比传统化学合成多肽库信息量大得多的多肽化合物氨基酸序列,库内各化合物均为独立生产,均经过质谱鉴定和精确称量,保证了筛检的准确和稳定,避免了传统的噬菌体库等混合化合物库的失真(实际库容远低于理论值)问题;
(2)本发明建立了针对TIGIT与CD155进行多肽抑制剂高通量筛选方法;
(3)本发明发现了一种抑制TIGIT与CD155结合的80环肽及一系列短肽,可以作为阻断TIGIT与CD155的药物进行开发;
(4)本发明的多肽抑制剂,开发成口服药物将给患者带来更多的治疗选择。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明,本发明的上述和/ 或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1为TIGIT与CD155结合的TR-FRET筛选体系建立;
图2为TIGIT抗体抑制TIGIT与CD155结合的效果;
图3为PL01201001对TIGIT与CD155抑制作用的浓度响应曲线;
图4为PL01201001解压缩后得到的线性肽对TIGIT与CD155抑制作用的浓度响应曲线。
具体实施方式
根据下述实施例,可以更好地理解本发明。然而,本领域的技术人员容易理解,实施例所描述的内容仅用于说明本发明,而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
本发明应用自主知识产权的大型多肽库,采用高通量筛选技术,获得TIGIT与CD155抑制剂多肽及系列不同氨基酸数量的线性和环状多肽,其中,多肽库是湖南中晟全肽生化有限公司利用PICT(Peptide Information Compression Technology)专利技术,该技术利用生物学手段对多肽信息进行压缩,可将多个多肽的信息集成进一个多肽,从而实现以相对较小的库容包含较大的多肽信息量,其具体构建方法可以参见专利CN201580081102.3和专利CN201780089941.9;通过PICT技术构建含有近73000条 80个氨基酸的环肽库。
下述实施例中采用的试剂除非另有说明,均为市售试剂。
实施例1
关键试剂:多肽库(自制)、Biotinylated Human TIGIT Protein;Human CD155/PVR Protein,Fc Tag;Streptavidin-Eu;Goat Anti-Human IgG Fc-Alexa Fluor647;Anti-TIGIT antibody。
(1)TR-FRET筛选方法建立
TIGIT与CD155建立TR-FRET体系.
荧光共振能量转移(Fluorescence/Resonance Energy Transfer,FRET)是两个具有特定光谱性质的荧光团之间的非辐射能量转移现象。为了便于理解FRET的发生,一个荧光团(即“供体”)的发射光谱必须与第二个荧光团(即“供体”)的激发光谱重叠,当供体被入射光激发时,能量可以通过长程偶极-偶极相互作用转移到受体上,导致受体发射荧光。只有当供体和受体足够接近(小于10nm)的时候才能发生FRET。在使用具有长激发半衰期(至1500μs)的荧光供体如稀土金属Europium(简称Eu)or Terbium(简称Tb)时,允许在供体激发和受体发射记录之间有一个时间延迟(50-150μ s),避免其他荧光信号干扰,该技术称作时间分辨荧光共振能量转移(Time Resolved(TR)FRET,TR-FRET),也叫做均相时间分辨荧光技术(Homogeneous Time Resolved Fluorescence,HTRF)其原理可参考AssayGuidance Manual。。
本发明应用上述TR-FRET技术建立筛选体系,以Streptavidin-Eu作为荧光供体,Goat Anti-Human IgG Fc-Alexa Fluor647作为荧光受体。
本发明选取生物素标记TIGIT和偶联人human IgG Fc tag的CD155作为靶标蛋白。
当TIGIT与CD155结合后,加入荧光供体和受体,荧光供体Streptavidin-Eu与TIGIT 上的生物素结合,荧光受体Goat Anti-Human IgG Fc-Alexa Fluor647与CD155上的Fc tag结合,使得荧光供体Eu与荧光受体Alexa Fluor647靠近,以发生FRET。
在上述体系中加入TIGIT抗体(北京义翘神州科技股份有限公司)后,阻断TIGIT与CD155结合,使FRET信号减弱。
本发明将TIGIT用稀释液至不同摩尔浓度(如1nM、2nM、4nM、8nM、16nM),将CD155用稀释液至不同摩尔浓度(如1nM、2nM、4nM、8nM、16nM),用上述 TR-FRET方法优化TIGIT和CD155的浓度,选取signal window(指TIGIT与CD155 发生FRET的阳性值与不含TIGIT或者CD155未产生TR-FRET的阴性值的比值)大于 2的浓度,如图1所示,最大signal window可以达到6倍左右,选取合适的CD155 的浓度进行抑制剂筛选。
本发明用TIGIT抗体作为抑制剂对照,以阻断TIGIT和CD155的结合作用,验证筛选体系。如图2所示,TIGIT抗体抑制TIGIT和CD155的IC50值为0.1μg/ml。
抑制作用以抑制率表示。
抑制率:Inhibition%=(1-(样品信号-阴性信号)/(阳性信号-阴性信号))*100%.
(2)多肽的筛选。
多肽库溶解:将多肽库96孔深孔板放于离心机4000rpm离心2~3分钟。用自动分液仪向96孔深孔板中加入200μL/孔超纯水中。用硅胶盖密封,放置95℃水浴5分钟。注:此时多肽浓度约为:50μM。溶解后的96深孔板多肽放于离心机4000rpm离心2~3分钟。
多肽库稀释:将溶解后用工作站转移至384孔板中,用loading buffer稀释至10μM。
TR-FRET高通量筛选:
在384孔板中依次加入2μM待测多肽、1nM TIGIT和4nM CD155,以及荧光供体Streptavidin-Eu和荧光受体Goat Anti-Human IgG Fc-Alexa Fluor647,室温孵育2小时后,检测TR-FRET信号。阳性对照:不含多肽,只含1nM TIGIT和4nM CD155,以及荧光供体Streptavidin-Eu和荧光受体Goat Anti-Human IgG Fc-Alexa Fluor647;阴性对照为:不含多肽,只含1nM TIGIT和4nM CD155其中一个组分或者2者都不含,以及荧光供体Streptavidin-Eu和荧光受体Goat Anti-Human IgG Fc-Alexa Fluor647。计算抑制率,选取抑制率大于50%的多肽。
通过高通量筛选,从近7.3万条80环肽中找到3条能够抑制TIGIT与CD155结合的多肽(标记为PL01201001、PL01202001和PL01203001),并进行再次确认实验。检测当天,将活性多肽母液稀释至50μM(5×浓度),再以倍比稀释8-10个梯度,每个浓度做复孔,测试活性多肽的IC50值。
在确认80环肽抑制作用后,测试其对TIGIT与CD155抑制作用的浓度响应曲线,得到IC50值如图3所示和表1所示,其IC50值可小于10μM。其中,PL01201001对应的氨基酸序列为SEQ ID NO.1,其第1个和第80个氨基酸通过肽键成环。
表1 80环肽抑制TIGIT与CD155的IC50值
编号 PL01201001 PL01202001 PL01203001
IC50(μM) 2.7 4.3 3.8
应用内部解压缩技术,即对氨基酸序列进行分析和拆解工作,对80环肽PL01201001进行氨基酸的解压缩,设计出10~80不同氨基酸序列的环肽或者线性肽。按照筛选过程进行筛选,并对筛选到的解压缩活性多肽进行IC50验证。
进一步对80环肽PL01201001进行解压缩后,活性多肽进行对TIGIT与CD155抑制作用浓度响应曲线验证如图4所示和IC50值如表2所示,通过解压缩得到的短肽的 IC50值可达到0.5μM以下。
其中,解压缩后得到的多肽PL01201006的氨基酸序列对应SEQ ID NO.2,PL01201008的氨基酸序列对应SEQ ID NO.3,PL01201014的氨基酸序列对应SEQ ID NO.4,PL01201019的氨基酸序列对应SEQ ID NO.5,上述多肽均为线性肽。
表2第一次解压缩等得到的30个氨基酸线性肽抑制TIGIT与CD155的IC50值
编号 PL01201006 PL01201008 PL01201014 PL01201019
IC50(μM) 0.24 0.96 0.56 2.52
本发明筛选到具有较高活性的能够抑制TIGIT与CD155的多肽(SEQ ID NO.1
~SEQ ID NO.5),可用于针对TIGIT半点相关疾病的多肽药物开发,如用于治疗肿瘤、病毒的慢性感染等疾病。
本发明提供了一种抑制TIGIT与CD155结合的多肽及其应用思路及方法,具体实现该技术方案的方法和途径很多,以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
序列表
<110> 湖南中晟全肽生化有限公司
<120> 抑制TIGIT与CD155结合的多肽及其应用
<160> 5
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 80
<212> PRT
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 1
His His His His Leu Glu Lys Asn Met Lys Gly Asn Thr Gly Leu Cys
1               5                   10                  15
Leu Gln Met Ala Ile Thr Thr Ala Pro Ile Gly Ser Trp Glu Val Lys
            20                  25                  30
Ile Leu Thr Leu Gln Thr Pro Ser Thr Val Thr Thr Pro Met Leu Leu
        35                  40                  45
Leu Gln His Asn Ser Leu Ile Tyr Lys Val Pro Met Pro Leu Leu Leu
    50                  55                  60
Arg Trp Pro Gln Trp Pro Pro Gln Trp Leu Arg Tyr Cys Phe His His
65                  70                  75                  80
<210> 2
<211> 30
<212> PRT
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 2
Leu Glu Lys Asn Met Lys Gly Asn Thr Gly Leu Cys Leu Gln Met Ala
1               5                   10                  15
Ile Thr Thr Ala Pro Ile Gly Ser Trp Glu Val Lys Ile Leu
            20                  25                  30
<210> 3
<211> 30
<212> PRT
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 3
Met Lys Gly Asn Thr Gly Leu Cys Leu Gln Met Ala Ile Thr Thr Ala
1               5                   10                  15
Pro Ile Gly Ser Trp Glu Val Lys Ile Leu Thr Leu Gln Thr
            20                  25                  30
<210> 4
<211> 30
<212> PRT
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 4
Ile Thr Thr Ala Pro Ile Gly Ser Trp Glu Val Lys Ile Leu Thr Leu
1               5                   10                  15
Gln Thr Pro Ser Thr Val Thr Thr Pro Met Leu Leu Leu Gln
            20                  25                  30
<210> 5
<211> 30
<212> PRT
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 5
Val Lys Ile Leu Thr Leu Gln Thr Pro Ser Thr Val Thr Thr Pro Met
1               5                   10                  15
Leu Leu Leu Gln His Asn Ser Leu Ile Tyr Lys Val Pro Met
            20                  25                  30

Claims (4)

1.一种抑制TIGIT与CD155结合的多肽,其特征在于,其氨基酸序列如SEQ ID NO.1至SEQ ID NO.5中的任意一条所示,其中,SEQ ID NO.1的第1个氨基酸和第80个氨基酸通肽键成环。
2.根据权利要求1所述的多肽,其特征在于,其中所述TIGIT及CD155是人TIGIT和人CD155。
3.一种核苷酸,其特征在于,其为编码权利要求1所述的任一多肽的DNA。
4.一种药物组合物,其特征在于,包括权利要求1所述的任一多肽和药学上可接受的载体。
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