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科创云商:蛋白奇点公司—非天然氨基酸产业化的新动力企业

科创云商 / 2024-04-08 16:16:45

       关于蛋白奇(qí)点的开始蛋白和奇点组合在一起产生了美妙的反应,既是是科学的体现,也是商业化的预期 。

蛋白质的奇点—非天然氨基酸

       自 21 世纪初报道了利用非天然氨基酸定点引入蛋白质的基因密码子扩展系统,实现对生物领域的中心法则的底层拓展,已经在科研领域实现广泛的应用,比如在蛋白相互作用、定位成像、结构功能的研究。基因密码子扩展有望从蛋白质功能水平、细胞水平到生命体水平逐渐应用推广,最终实现基于非天然氨基酸体系的合成生物学目标。

基因密码子拓展技术从概念到实现

      自然界经过数十亿年进化形成了强大的蛋白质体系,利用基因密码子可以将 20 种天然氨基酸组装成功能多样的蛋白质。打破已有的体系是科学家的追求目标,利用非天然氨基酸打破现有蛋白的编码程序,大大增强了人类深入理解、精确调控甚至理性设计生命体的能力。基因密码子扩展技术正式这样的技术,体内非天然氨基酸插入系统一般由以下部分组成:空白密码子,正交氨酰 tRNA 合成酶(aaRS),tRNA,及目标非天然氨基酸。

突破生命科学中心法则限制的广阔机遇

      理论层:中心法则已成为生命科学最重要、最基本的规律;技术层:技术创新推进科学问题解决,诺奖级工作,重大基金支持;应用层:带动千亿美元市场变革,催生行业领军企业。


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基因密码子扩展技术快速进入产业化浪潮

      2000-2010 期间:首次密码子扩展技术实现 UAA 插入蛋白;快速拓展到多种底盘细胞,验证成熟;

      2010-2020 期间:技术逐渐成熟,根据功能导向进行设计,研发超过 100 种 UAA 实现插入,表达效率成熟;

      2020-2030 期间:产业化路径快速,药物:偶联 ADC、新型疫苗;工具:高效探针、修饰型蛋白、抗体工程等;


奇点的蛋白质——创造性的设计


      非天然氨基酸自首次在大肠杆菌实现以来,该领域一直在在探索产业化的方向。从科研到产业化,需要至少两个因素:解决行业的痛点和足够优势的成本现在主要代表案例是以 Ambrx 为代表的定点偶联 ADC 的应用,该公司在资本市场也是跌宕起伏,后续作为药物研发的代表会重点分析。在其他领域的应用似乎有限,可能还是面临没有合适的应用场景,及没有规模化的生产。

非天然氨基酸的应用场景

       非天然氨基酸的最直接的应用就是利用现有的体系解决未满足的需求。所以会从四个维度去实现,即氨基酸、蛋白、细胞、动物模型。


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蛋白质是重点功能研究对象

      基于对生物学技术发展研究的理解,当前正是蛋白组学爆发发展阶段,围绕蛋白领域的技术研究将持续产生机遇。我们围绕非天然氨基酸蛋白质在三个层面开展技术产品落地。

1、技术:非天然氨基酸可模拟修饰型的氨基酸,利用基因密码子扩展技术实现非天然氨基酸定点插入到蛋白,实现了表达出来的蛋白具有非天然氨基酸定点插入,也就意味着定点是翻译后修饰的氨基酸。

2、优势:目前唯一技术路线的重组蛋白,可定点的氨基酸实现翻译后修饰。已有的技术化学偶联、共酶体系,难以有实现均一、定点修饰等目标。解决问题:定点修饰的蛋白是一个有效的验证工具,当组学分析得到一系列的数据,如何验证该蛋白是否具有真实的修饰;修饰后蛋白是筛选识别空间构象高特异性的抗体的必要基础。

3、代表产品:代表产品 Tau(pS),IRS1(pY),IL-1β(K-Kcr)等;可能的合作机会:定点表达翻译后修饰(磷酸化、巴豆酰化)等系列重组蛋白产品。Tau(pS),IRS1(pY),IL-1β(K-Kcr)等;可能的合作机会:定点表达翻译后修饰(磷酸化、巴豆酰化)等系列重组蛋白产品。


独家技术—表位定向抗体应答与筛选

技术:开发的新技术创造性地将非天然氨基酸与抗体免疫工程结合,利用非天然氨基酸修饰的抗原实现了抗体表位定向应答及筛选的目标。

技术可分为独立的两部分:

(1)体内抗体生成,将目标表位成为抗体产生的优势表位,提升目标表位的抗体克隆产生概率,实现困难抗体从 0 到 1;

(2)体外抗体筛选,利用抗原和目标抗体的共价结合作用,提升筛选效率和降低成本,实现抗体从 1 到 100;


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优势:突破了传统抗体筛选技术依赖亲和力而受制于免疫优势表位的长期瓶颈问题,为公认的困难靶点的治疗性抗体和蛋白疫苗开发提供了独特而有力的技术。

代表产品:该技术与现有抗体筛选的流程可以非常好的结合,已经验证的靶点有高选择性的表位 IL-1β,C5a,MUC1,A2aR,磷酸化修饰抗体等。多款产品完成 PCC,进入临床 IND 阶段;


突破技术——新型疫苗研发体系

技术:与抗体筛选类似,本质是提升了有功能的中和抗体效价

优势:非天然氨基酸打破免疫耐受;特定位点产生高活性中和抗体;佐剂和免疫策略的优化

代表产品:合成肽疫苗,重组蛋白疫苗;应用场景:动保,宠物,肿瘤疫苗等;动物用去势疫苗(GnRH),自体免疫疫苗(IFNa)


化学和生物的交叉——发现需求和满足需求

表位需求明确的高选择性抗体筛选

比如 C5a 的抗体,开发特异性抗体不仅需要有效地阻断 hC5a 与 hC5a 受体(C5aR)的结合,而且还需要对 hC5a 与人 C5 (hC5)具有高度的选择性,理想的表位是埋藏在 hC5 内部的位点。


免疫弱势的目标表位

以 GPCR 靶点为例,GPCR 是重要的药物靶点类别,但针对 GPCR 的抗体筛选困难。除了 GPCR 本身蛋白体外表达困难、GPCR 蛋白胞外区较小之外,其核心功能区域在物种间非常保守,常规的免疫方式难以获得针对功能区域的抗体应答。

   

翻译后修饰的抗体

蛋白翻译后修饰(PTM)是蛋白相互作用的一种调控方式,针对蛋白的特定 PTM 的抗体一直是行业的难点。一般用多肽修饰方式作为抗原,难以获得针对空间构象表位的抗体。可以结合本技术获得针对特定 PTM 诱导富集抗体应答。

   

针对病毒的保守位点的中和抗体

开发抗病毒抗体除了追求高效的中和活性以外,由于病毒的快速传播和复制性,病毒在选择压力下发生变异而导致免疫逃逸。广谱中和抗体的优势在于针对高度保守的抗原表位,是近年来抗病毒抗体研发的热点之一,例如针对 HIV,流感病毒和冠状病毒等。

   

蛋白奇点开启新方向

后续会针对我们技术优势领域做一系列的更新研究,敬请期待

定点修饰的重组蛋白系列(磷酸化、FSY、Kcr、tyrosine sulfation等)

表位定向筛选抗体系列(细胞因子系列,趋化因子系列,GPCR系列,离子通道系列等)

重组蛋白疫苗开发系列(内源性蛋白系列,广谱中和病毒系列等)

 

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