EGFR变构抗体调控：实验与计算建模的协同探索及其在癌症治疗中的意义

本研究通过整合AlphaFold3结构预测与SBSMMA变构模型，系统解析了骆驼源单域抗体(VHH)及其双特异性组合(biparatopic BpAbs)对表皮生长因子受体(EGFR)的变构调控机制。研究发现特定VHH组合能通过长程变构效应显著抑制EGFR下游ERK/AKT信号通路，为克服现有抗EGFR单抗的耐药性问题提供了新策略。

　　

表皮生长因子受体EGFR作为受体酪氨酸激酶家族的重要成员，其异常激活与多种癌症的发生发展密切相关。尽管靶向EGFR的单克隆抗体（如cetuximab和panitumumab）已在临床广泛应用，但耐药性突变和信号抑制不完全等问题严重限制了疗效。传统抗体主要通过空间位阻阻断配体结合或受体二聚化，而近年研究发现，抗体可通过变构机制远距离调控受体功能，这为开发新一代靶向药物提供了新思路。

德国默克集团的研究团队在《Journal of Molecular Biology》发表的研究中，创新性地将计算建模与实验验证相结合，系统研究了骆驼源单域抗体VHH及其双特异性组合对EGFR的变构调控。研究人员采用AlphaFold3预测抗体-受体复合物结构，结合变构统计力学模型SBSMMA计算残基水平的变构效应，并通过BLI结合实验、细胞信号通路分析和内化实验进行功能验证。

在方法学上，研究首先通过AlphaFold3预测6种VHH与EGFR胞外区的复合物结构，采用界面TM-score(ipTM)等指标评估模型可靠性。随后应用SBSMMA模型计算结合诱导的变构自由能变化Δh，量化从结合位点到远端功能区域（如近膜段JMS和激酶结构域）的变构传播。实验方面采用DuoBody技术构建12种双特异性抗体，通过生物膜干涉技术BLI测定结合特性，利用报告基因法和HTRF技术分别检测MAPK/ERK和PI3K/AKT信号通路抑制，并通过流式细胞术分析受体内化效率。

研究结果部分，结构预测显示VHH结合表位具有显著多样性：B3和G9靶向二聚化关键结构域II，A2/E5/E6结合配体竞争性表位结构域III，而C1表现出跨结构域II-III的结合特性。变构分析揭示仅部分VHH组合（如C1xE6和C1xA2）能产生跨越细胞膜的变构效应，显著改变近膜段JMS和激酶C-lobe的构象自由能（Δh达+2.0 kcal/mol）。功能实验证实这些组合对ERK和AKT信号抑制最显著（IC₅₀低至10^-10 M），而内化实验显示高效信号抑制与受体内化呈负相关，如C1xE6虽抑制信号最强但内化率仅5-8%。

讨论部分强调，该研究首次建立了EGFR变构抗体的"结构-动力学-功能"定量关系。发现抗体不仅通过空间位阻发挥作用，更能通过变构网络重塑受体构象能量景观。特别值得注意的是，靶向结构域IV的C1类组合展现出独特的"变构放大器"效应，其远端调控能力超越传统单抗。这一发现为设计抗耐药性靶向药物提供了新范式——通过理性组合变构表位，可编程化地调控特定信号通路。研究建立的"计算预测-实验验证"框架，也为其他受体靶点的变构抗体开发提供了方法论参考。

该研究的创新性在于将前沿的计算生物物理学方法与抗体工程相结合，揭示了抗体变构效应的结构基础，为开发具有精准信号调控能力的下一代癌症治疗药物奠定了重要基础。特别是提出的"变构兼容性"概念，为优化双特异性抗体设计提供了全新视角，有望推动肿瘤靶向治疗进入变构精准调控的新时代。