高亲和力转铁蛋白受体结合增强双特异性抗体在示踪剂量下的脑部递送效率及其在阿尔茨海默病诊断中的应用

本研究针对阿尔茨海默病(AD)诊断中血脑屏障(BBB)穿透难题，通过工程化改造抗小鼠转铁蛋白受体(TfR)抗体8D3的亲和力变异体，构建了三种不同TfR亲和力的双特异性抗体(Bapi-8D3)。研究发现高TfR亲和力(10 nM)在示踪剂量(0.2 mg/kg)下显著提升脑部摄取，并能更早区分野生型(WT)与AppNL-G-F模型小鼠的Aβ病理差异。该研究为开发基于免疫PET的神经退行性疾病诊断探针提供了关键设计依据，论文发表于《Fluids and Barriers of the CNS》。

　　

在神经退行性疾病诊断领域，如何让大分子药物穿越血脑屏障(BBB)始终是重大挑战。传统小分子淀粉样蛋白PET示踪剂如[¹¹C]PiB虽能检测Aβ斑块，但缺乏特异性且无法区分不同构象的Aβ聚集体。抗体因其高特异性成为理想诊断工具，但BBB的天然屏障作用使其脑部递送效率低下。转铁蛋白受体(TfR)介导的转胞吞作用被视为突破BBB的"特洛伊木马"策略，然而关于最佳TfR亲和力的选择，特别是示踪剂量下的递送规律仍存争议。

Gillian Bonvicini等研究者通过精巧的抗体工程设计，在《Fluids and Barriers of the CNS》发表了突破性成果。研究采用"锁孔-钥匙"(KiH)技术构建了三种亲和力梯度的双特异性抗体：Bapi-8D3_WT(10 nM)、Bapi-8D3_Y32A(20 nM)和Bapi-8D3_Y52A(240 nM)，均靶向TfR和Aβ。关键技术包括：1)通过CDR区丙氨酸点突变调控亲和力；2)放射性碘标记(¹²⁵I/¹²⁴I)示踪技术；3)App^NL-G-F转基因小鼠模型；4)离体毛细管分离技术区分血管/脑实质分布；5)免疫PET成像验证诊断效果。

结果部分呈现三个关键发现：

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   亲和力梯度验证：通过细胞结合实验证实三个变体的EC₅₀呈24倍梯度差异(10-240 nM)，而Aβ结合力保持亚纳摩尔级。工程化抗体的SDS-PAGE验证显示>90%纯度。

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   脑部递送规律：示踪剂量下，高亲和力变体(Bapi-8D3_WT)的脑部AUC_brain比最低亲和力变体高8-9倍(p<0.001)。毛细管分离证实>85%抗体进入脑实质，打破"高亲和力导致血管滞留"的传统认知。

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   病理检测优势：高亲和力抗体在24小时即可区分WT/App^NL-G-F小鼠(p<0.001)，比低亲和力变体早48小时。免疫PET显示Bapi-8D3_WT能清晰呈现全脑Aβ分布，与免疫组化高度重合。

讨论部分指出三项重要突破：1)首次证实示踪剂量下TfR亲和力与脑递送效率呈正相关，修正了治疗剂量下的"倒U型"亲和力理论；2)揭示5-65 nM为最佳亲和力窗口，超过此范围递送效率进入平台期；3)LALA-PG突变消除效应功能可延长脑内滞留时间。这些发现为设计新一代神经退行性疾病诊断抗体奠定基础，特别是对早期Aβ病理的灵敏检测具有重要临床意义。研究同时指出，快速血液清除(源于高TfR亲和力)可增强PET信噪比，这一特性恰与治疗抗体需求相反，凸显诊断/治疗抗体设计的差异化策略。