通过基因组编辑增强酵母折叠能力，实现抗体表面展示的定量与定性改进

《Microbial Cell Factories》：Enhancing yeast folding capacity by genome editing unlocks quantitative and qualitative improvements in antibody surface display

摘要

背景

酵母表面展示是抗体亲和力成熟广泛使用的平台；然而，酵母折叠和二硫键形成机制的限制可能会限制抗体的正确表达并偏向选择结果，倾向于满足展示限制的变体。这种限制可能在基于亲和力之外的生物物理特征（如聚集、多反应性或热稳定性）进行选择时尤为相关。为了克服这些限制，我们通过过表达关键的折叠伴侣蛋白——酵母 BiP 和人类蛋白二硫键异构酶 (PDI) 来改造酵母展示系统，无论是在抗体展示质粒中共同表达还是通过基因组编辑，单独或组合进行。

结果

作为概念验证，共同表达伴侣蛋白后阿达木单抗的表面展示显著增加，其中在基因组整合了 PDI 的菌株中观察到的改善最大，展示水平提高了 2.5 倍。使用三种表达 BiP、PDI 或两者的编辑菌株，在另外四种抗体中一致重现了这些发现。为了直接在细胞表面评估折叠质量，我们实施了两种新颖的互补染色策略：使用马来酰亚胺 - 太平洋蓝检测因二硫键形成不完全而产生的未配对硫醇，以及使用 Bis-ANS 量化暴露的疏水区域。两种测定法均显示，编辑菌株中的游离硫醇和表面疏水性（因为只有适当的疏水残基暴露）显著减少，这与相对于亲本菌株改善的二硫键形成和整体折叠质量一致。因此，经过 PDI 编辑的酵母菌株表现出最佳的整体性能，改善了一组十种治疗性抗体的展示数量和质量。增强的展示转化为改善的抗原结合，而不改变几个候选者的多反应性谱，因此保留了天然生物物理特征。

结论

增强酵母折叠机制，特别是通过基因组整合 PDI，显著改善了抗体表面展示的数量和质量。这种优化的酵母展示平台能够更忠实地转化抗体的生物物理特征，支持其在抗体工作流程中的应用，包括基于生物物理性质的选择。