Paratope可塑性决定了抗HER2（4B5）抗体的特异性

《mAbs》：Paratope plasticity determines anti-HER2 (4B5) antibody specificity

本研究通过表面等离子体共振（SPR）、毛细管电泳（ACE）和免疫组化（IHC）技术，明确了4B5抗体的抗原表位及结合特性，发现其不仅与HER2和HER4反应，还能识别AKR1B1、AKR1B10和AKR1B15等家族蛋白，导致细胞质和细胞核的非特异性染色。分子建模显示4B5的CDR区域具有柔性，可适配不同抗原结构，解释交叉反应机制。

　　在现代医学中，抗体检测技术已成为诊断和治疗多种疾病的重要工具。特别是HER2（人类表皮生长因子受体2）作为乳腺癌治疗的关键靶点，其识别和检测方法的发展对患者分层和个性化治疗方案的制定具有深远影响。然而，随着HER2靶向治疗的广泛应用，包括在非乳腺癌类型的肿瘤中，一些关于抗体交叉反应的报道引发了对其诊断准确性的重要讨论。这些交叉反应可能影响对HER2表达的正确判断，尤其是在肿瘤细胞的胞质和细胞核中出现的非膜性信号。本文探讨了4B5抗体的识别机制，其在HER2以外的靶点如HER4和ZSCAN18上的交叉反应，并进一步揭示了4B5在多种肿瘤组织中出现胞质和核内信号的原因。通过表面等离子体共振（SPR）、自动毛细管电泳（ACE）和免疫组化（IHC）等方法，研究人员成功地确定了4B5的识别表位，并明确了其对HER2、HER4和ZSCAN18的检测限。此外，研究还发现，4B5在非乳腺组织中对某些不属于HER2家族的蛋白质如AKR1B1、AKR1B10和AKR1B15表现出交叉反应。这些发现对于理解4B5在多种疾病诊断中的表现具有重要意义，并提示在应用4B5抗体时需要考虑其潜在的非特异性结合特性。

HER2作为乳腺癌治疗的重要生物标志物，其表达水平与患者的预后密切相关。HER2的过表达与肿瘤的侵袭性、复发率和治疗反应率密切相关，因此HER2的检测在乳腺癌的治疗决策中具有核心地位。然而，HER2的检测并非局限于乳腺癌，随着HER2靶向治疗药物如抗体-药物偶联物（ADCs）的出现，其应用范围已经扩展到其他类型的癌症，包括胃癌、肺癌、卵巢癌和子宫内膜癌等。这一扩展使得HER2检测方法需要适应更广泛的临床场景，并且确保其在不同组织类型中的准确性和特异性。然而，4B5抗体在非乳腺组织中显示出对HER2的膜性表达之外的胞质和核内信号，这可能影响HER2检测的可靠性。因此，研究4B5抗体的识别机制及其可能的交叉反应，有助于优化其在不同癌症类型中的使用，并确保其在临床诊断中的准确性。

为了深入了解4B5抗体的识别机制，研究人员采用了多种技术手段。首先，通过SPR分析，确定了4B5的识别表位，发现其核心表位序列包括四个关键氨基酸残基（ENPEYL），并明确了这些残基在抗体结合过程中的作用。其次，通过ACE分析，评估了4B5对HER2、HER4和ZSCAN18的检测限，发现4B5对HER4的检测限明显高于HER2，这可能意味着HER4在某些组织中的表达水平不足以引发4B5的检测信号。此外，IHC结果显示，4B5在某些非乳腺癌组织中出现胞质和核内的信号，这些信号与HER2的表达无关，也与HER4和ZSCAN18的表达无关。因此，研究人员进一步探讨了这些非特异性信号的来源，并通过蛋白纯化、质谱分析和分子建模等方法，最终确认4B5能够识别AKR1B1、AKR1B10和AKR1B15蛋白。

AKR1B家族蛋白是一类重要的氧化还原酶，广泛参与多种代谢过程，包括对异生物质、类固醇和碳水化合物的代谢。这些蛋白在多种癌症类型中表达较高，如膀胱癌、肝癌、胰腺癌和肺癌等。因此，4B5在这些组织中出现的非特异性信号可能与AKR1B家族蛋白的表达有关。研究发现，4B5与AKR1B蛋白的结合依赖于局部蛋白浓度，且其结合特性与HER2存在显著差异。这表明，4B5在不同组织中的识别机制可能受到多种因素的影响，包括蛋白的表达水平、构象变化以及与抗体的相互作用方式。

分子建模分析进一步揭示了4B5与HER2和AKR1B蛋白的结合机制。研究发现，HER2的表位与AKR1B蛋白的表位在结构上存在一定的相似性，但两者之间的结合强度和稳定性有所不同。HER2的表位序列ENPEYL能够形成稳定的氢键和疏水相互作用，而AKR1B蛋白的表位序列虽然包含相似的氨基酸残基，但其与4B5的结合依赖于更高的蛋白浓度。此外，研究还发现，4B5的互补决定区（CDR）具有一定的灵活性，这使得其能够适应不同的靶蛋白结构，从而导致对非HER2蛋白的交叉反应。这一发现对于理解抗体的特异性具有重要意义，并提示在使用4B5进行HER2检测时，应考虑其可能的非特异性结合特性。

此外，研究还探讨了4B5在不同组织中的表达模式及其对诊断的影响。在一些非乳腺癌组织中，如胃癌、肺癌和子宫内膜癌，4B5显示出与HER2表达无关的胞质和核内信号。这些信号可能来源于AKR1B家族蛋白的表达，尤其是在这些组织中AKR1B蛋白的表达水平较高。因此，研究结果提示，在使用4B5进行HER2检测时，应结合组织类型和蛋白表达水平进行综合判断，以避免因非特异性结合而产生的误判。

为了验证这些发现，研究人员采用了多种实验方法，包括蛋白纯化、质谱分析和染色技术。通过蛋白纯化，研究人员成功分离出与4B5结合的AKR1B家族蛋白，并通过质谱分析确认其身份。此外，染色实验进一步显示，4B5与AKR1B蛋白的结合在胞质和核内形成明显的信号，而HER2的检测则主要集中在膜性表达。这些结果表明，4B5在某些组织中可能表现出与HER2不同的结合特性，从而影响其在HER2检测中的适用性。

研究还讨论了HER2靶向治疗的临床意义。随着HER2靶向药物的不断发展，如ADCs的出现，HER2的检测标准也需要相应调整。HER2的低表达水平可能不再限制其治疗应用，因此对HER2检测方法的优化变得尤为重要。然而，4B5的交叉反应可能会影响HER2的检测准确性，尤其是在某些非乳腺癌组织中。因此，研究结果提示，在使用4B5进行HER2检测时，应结合其他检测方法，如免疫组化、分子建模和蛋白纯化，以确保检测结果的可靠性。

综上所述，4B5抗体在HER2检测中的应用具有重要意义，但其潜在的交叉反应需要引起重视。通过多种实验方法，研究人员明确了4B5的识别表位及其与HER2、HER4和ZSCAN18的结合特性，并进一步发现其对AKR1B家族蛋白的交叉反应。这些发现不仅有助于理解4B5在不同组织中的表现，也为优化HER2检测方法提供了重要的理论依据。未来的研究应进一步探讨这些交叉反应的机制，并开发更特异的抗体或检测方法，以提高HER2检测的准确性，从而更好地指导临床治疗决策。