神秘的人质膜蛋白阵列技术究竟是什么?

摘要:CDE明确指出,对于CAR修饰的免疫细胞,应采用体外方法(如人质膜蛋白阵列技术等)评估其胞外抗原识别区(一般为抗体的单链可变区片段)与人体膜蛋白的脱靶结合风险。那么这个神秘出现的人质膜蛋白阵列技术究竟是什么技术?










悄悄出现的人质膜蛋白阵列技术















近几年,我国的CAR-T细胞治疗产品进入飞速发展期,相应的法规也在日益完善。在2021年2月发布的《基因修饰细胞治疗产品非临床研究与评价技术指导原则》(试行)意见通知中,CDE明确指出,对于CAR修饰的免疫细胞,应采用体外方法(如人质膜蛋白阵列技术等)评估其胞外抗原识别区(一般为抗体的单链可变区片段)与人体膜蛋白的脱靶结合风险。然后,在正式发布的指导原则中,这一要求并没有被保留。那么这个神秘出现的人质膜蛋白阵列技术究竟是什么技术?最终并没有保留是不是意味着在CAR-T安全性评价中可以不开展呢?下面我们就来试图揭开它的神秘面纱。










质膜蛋白阵列技术诞生的背景












公开资料可查询到的目前可开展人质膜蛋白阵列技术的国际上主要有两 家,第一家是美国Integral Molecular【REF】公司的(Membrane Proteome Array,MPA)平台,另一家是英国的Retrogenix【REF】(2021年被Charles River收购)的 (Cell MiCROarray Technology)平台。该技术可以简单的理解为,将已知的膜蛋白基因(目前美国和英国两家公司膜蛋白的总数均超过6000种)通过基因工程的方式表达在一个工具细胞表面(通常是HEK293细胞),让其保持结构完整性和天然的翻译后修饰,形成一个表达各种膜蛋白的不同细胞阵列。其后将待测试的生物分子,比如抗体,对这个细胞阵列进行标记检测。标记检测的方法可以是我们熟悉的流式细胞术(美国)或者免疫荧光标记(英国),这两家公司的技术路线我们后面再专门介绍。到这里也许大家会觉得,这个技术和我们很多科研实验室里面做的一个基因过表达然后标记检测没有本质区别。是的,原理上就是这么简单。那为什么国际上只有寥寥几家机构可以做这项工作呢?










不简单的质膜蛋白阵列技术














设想一下,我们让一个生物科研的同学来从头设计一个人质膜蛋白阵列技术,需要解决的问题有哪些?第一膜蛋白基因库应该包含哪些,Uniprot是蛋白分析领域大家最熟知的数据库,但是如果以膜蛋白分类,虽会获得一定的基因信息,但还会涉及到衍生、这些基因如何获得、多亚基膜蛋白的设计问题等等;第二这些基因如何批量递送到工具细胞中,大规模批量平行转染的技术需要过硬,由此衍生的问题还包括转染质粒库的搭建和维护问题;第三如何确认转染的质粒能正确表达在工具细胞的细胞表面,做过实验的同学都知道,递送几个基因尚存在转染效率不一致的难题,如此大量的基因表达和确认工作属实有点挠头;第四如何选择一种准确且高灵敏、高通量的检测手段,又如何确保检测方法的稳定性和重复性第五,也是最关键的,都说质量源于设计,因此如何设计准确可信的质控方案,包括关键实验对照设计,质控点的设置,假阳性和假阴性的判定,筛选结果的解读和确认等等。以上问题都解决了之后,别忘记了,还有一个数量级的问题,数千个基因和我们常规遇到的数十、数百的基因遇到的困难,显然不可同日而语。

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图1 人质膜蛋白阵列平台抗体特异性分析

可以看到搭建人质膜蛋白阵列存在上面的诸多难点,为什么还需要费劲开发这样的技术,然后它为什么在生物药方面这么被重视呢?人质膜蛋白阵列技术究竟可以解决哪些现行技术无法解决的难题?










人质膜蛋白阵列技术究竟解决了什么问题














回到篇首的问题,人质膜蛋白阵列技术之所以悄然出现在CDE的征求意见稿中,而且从目前了解到的生物新药IND申报情况来看,该检测也是CAR-T产品申报基本必须提交的一个关键数据,其核心考量还是针对药品的安全性,尤其是脱靶毒性的问题。CAR-T产品作为一个“活的药物”,从已报道的数据来看,其杀伤肿瘤的功能是已知药物中排名非常靠前的,所以“大杀器”对准星准确度的要求也必然更高。而无论是CAR-T或者抗体药,其准星就是抗体的抗原识别区。其实在人质膜蛋白阵列技术出来之前,为了检测抗体以及CAR-T药物的脱靶风险的方法是人组织交叉实验(TCR)。虽然这项技术至今仍然是上述药品申报的必选项,但是该技术本身具有无法克服的弊端【REF】(这里埋个瓜,我们后面的文章再具体对比这两种技术)。

除了评价CAR-T或者抗体药品的脱靶风险,其实人质膜蛋白阵列技术的应用场景还很多,包括:生物药的早期筛选,病毒感染机制研究,配受体脱孤等等。后续如果有机会我们再聊。在靶点开发早期,如果想利用人质膜蛋白阵列技术对我们筛选的抗体(或者ScFv)进行一下安全性体检,避免后期研发失败。或者CDE要求必须开展这项检测,应该怎么入手?








手把手教你开展人质膜蛋白阵列检测














如果你选择目前英国和美国的人质膜蛋白阵列检测服务,你可能需要先了解:第一步、联系美国或者英国对应服务公司的销售,明确检测要求,签订合同第二步准备样本明确送样要求,样本的类型和样本量,寄送方式;第三步样本出口(没有看错),联系海关进行相关的报批手续,联系冷链公司进行跨境运输(价格感人);第四步、国外机构开展预实验对样本的适用性进行评估,随时准备好根据实验结果做好重新送样;第五步开展正式检测,以及后面的终确认。两家机构都是采用分期付款的模式,中间需要做好跨境付款的相关手续,这个就不再赘述了。当然国内目前也有一些代理,可以帮忙进行沟通、出口等联系,代价就是多付一点服务费。另外需要提醒的是,这里除了付出的金钱成本,另一个更大的成本,实际上是在于时间成本,所以一定需要预留足够多的时间来开展这项检测。




悄悄的告诉你,除了国际上两家机构之外,国内也有一家机构可以开展该项检测服务,成立于2019年的守衡生物科技(重庆)有限公司,在CDE发布征求意见稿之前开始布局该技术,从头搭建了自主知识产权的人质膜蛋白阵列检测技术,通过4年多的埋头建设,近日重磅推出了国际领先的蛋⽩特异性验证的人质膜蛋白阵列平台提供“⼀站式、⼀体化”的蛋⽩⾮特异性筛选服务,成为了全球第三家可开展此技术服务的公司。目前守衡生物已自发完成了多例已上市的单克隆抗体脱靶性研究,已和多家头部生物医药公司建立了战略合作关系,且提供的检测数据报告已通过了IND申报,获得默示许可,从而解决样品国外送检时间久,沟通成本高等一系列问题,助力研发团队的研发进程和IND申报加速,减少在研发和临床实验中的投入风险。