"先锋"合成人源抗体噬菌体展示文库：快速生成高亲和力治疗性先导分子的创新平台

这篇研究重磅推出"先锋(Pioneer)"——迄今最大合成人源抗体噬菌体展示文库（2.2×1011功能成员），采用SpyTag-SpyCatcher蛋白连接技术（SpyDisplay系统），可快速筛选具有优异亲和力、特异性和可开发性的抗体。研究验证了该平台在TIGIT、IL-6RA等治疗靶点及GPCRs（CXCR4/C5aR）上的卓越表现，其抗体参数媲美临床后期候选药物，为抗体药物研发提供了高效新工具。

　　

文库设计——种系基因选择

研究团队构建Pioneer文库的核心目标是创建能直接产生高质量治疗性先导抗体的平台。选择Fab片段作为展示格式因其最接近天然免疫球蛋白结构，且易于转换为全长IgG。通过分析近600个临床阶段抗体，最终选定两种重链种系基因（IGHV1-69和IGHV3-23）及两种轻链基因（IGKV1-39κ链和IGLV3-1λ链）。这些种系在噬菌体展示中表现稳健，且与临床抗体高度相关。值得注意的是，λ轻链的纳入显著增加了互补决定区（CDR）的多样性。

文库设计——多样性生成

Pioneer采用全合成组合策略，所有6个CDR均经过精心设计。CDR1/2通过基因合成引入多样性，CDR3则采用三核苷酸合成技术。特别优化了CDR3长度分布（重链6-22aa，λ轻链8/10aa，κ轻链8aa），并通过β-内酰胺酶（bla）选择确保90%以上克隆具有完整开放阅读框。NGS分析显示96.5%序列功能完整，CDR氨基酸分布与设计高度一致。

文库克隆与NGS质控

采用四步克隆策略构建pBBx2载体文库，累计转化子达2.44×10¹¹。通过双bla选择确保框架完整性，最终功能性多样性估计达2.2×10¹¹。NGS揭示CDRH3长度分布与天然抗体库相似，但7-10aa序列占比更高。关键的是，潜在翻译后修饰（PTM）位点的出现频率显著低于天然抗体和临床治疗抗体。

噬菌体展示筛选

在针对OX40、IL-6等六种抗原的测试筛选中，平均68%克隆呈现特异性结合，60%序列为独特克隆。BLI测定显示70%抗体K_D<10nM，24%达亚纳摩尔级。以TIM-3抗体为例，29个独特Fab均能在流式、免疫荧光等检测中表现优异，其中28个可识别75kDa靶蛋白条带。

抗TIGIT先导分子开发

选择TIGIT作为治疗靶点验证平台效能。获得112个独特序列，CDRH3平均编辑距离达9.85，覆盖9个独立表位。36个抗体中94% K_D<10nM，58%达亚纳摩尔级（优于临床对照药vibostolimab的0.3nM）。11个IgG在细胞实验中EC₅₀为0.8-9.8μg/mL，纳米差示扫描荧光（nanoDSF）显示所有抗体Tm2>72°C，疏水作用色谱（HIC）和自相互作用（SI-BLI）数据均优于临床对照。

抗IL-6RA与GPCR抗体突破

针对IL-6RA的筛选获得144个独特Fab，97% K_D<10nM。12个IgG在抑制IL-6信号传导实验中表现优异，IC₅₀与已上市药物sarilumab相当。特别值得注意的是两个GPCR靶点：

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  C5aR：通过全细胞筛选获得119个独特抗体，最佳候选AbD61531在细胞实验中抑制效力超过临床阶段抗体izastobart

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  CXCR4：采用Salipro纳米颗粒系统筛选，48个独特抗体中92% K_D<10nM，在Transwell迁移实验和cAMP检测中表现出强拮抗活性

技术优势与转化价值

Pioneer文库结合SpyDisplay系统具有三大创新：

1. 1.

   规模优势：2.2×10¹¹多样性确保高亲和力抗体直接获取

2. 2.

   可开发性设计：通过种系选择和CDR优化降低PTM风险

3. 3.

   模块化应用：SpyTag实现快速标记、格式转换（如双特异性抗体构建）

该平台可在10周内完成从筛选到IgG表征的全流程，其抗体参数媲美经动物免疫和体外成熟获得的分子，为加速治疗性抗体开发提供了变革性工具。