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日前，珀罗汀生物宣布基于自主知识产权的无细胞蛋白表达（CFPS）系统，进行非天然氨基酸定点插入蛋白表达相关服务，引起圈内广泛关注。
非天然氨基酸（Non-natural amino acid, nnAA）插入究竟为何重要？它能在哪些领域大显身手？
今天让我们一起来了解国际的药物发现、开发和生产公司——Sutro Biopharma如何利用nnAA插入开展抗体药物偶联物的研发。
抗体药物偶联物
抗体药物偶联物（Antibody−drug conjugates, ADC）由单克隆抗体、高效细胞毒素及连接子组成。ADC 通过连接子将细胞毒素与抗体结合到一起，利用抗体对肿瘤细胞的生物特异性识别，直接把高效细胞毒素输送到肿瘤细胞，这种对肿瘤细胞的特异性识别提高了肿瘤部位高效细胞毒素的浓度，同时降低了高效细胞毒素在正常组织、器官中的暴露，从而达到增加抗肿瘤药效，降低对正常组织毒性的效果。[1]
ADC作用机理示意图[2]
ADC的偶联方法主要包括非定点偶联和定点偶联。非定点偶联法是早期 ADC研究中使用的方法，该方法会产生在抗体不同位点连接不同数量药物的ADC混合物，影响 ADC的毒性、稳定性及疗效。定点偶联技术通常需对抗体进行改造或修饰，能在特定位点实现细胞毒素的连接，提高了 ADC 的均一性，有利于改善药动学，增加 ADC 治疗窗口。nnAA插入作为一种定点偶联技术，可以引入特殊的侧链基团，从而在抗体表面呈现方便偶联的特异性位点，实现高效特异性偶联。
Sutro Biopharma的Xpress CF+平台
Sutro Biopharma公司专注于利用其专有的集成无细胞蛋白合成平台Xpress CF和非天然氨基酸定点偶联技术平台Xpress CF+来开发位点特异性和新型抗体偶联药物。
Sutro设计并合成了优化的对叠氮甲基-L-苯丙氨酸（pAMF）；利用其无细胞蛋白表达高通量筛选平台，发现了一种M. jannaschii酪氨酰tRNA合成酶（TyrRS）新变体，该变体对pAMF具有高活性和特异性；随后，在无细胞蛋白表达系统中表达出插入pAMF的曲妥珠单抗变体，并设计了一种可使pAMF 插入的抗体与药物结合的DBCO-PEG-MMAF药物接头化合物，成功生产了pAMF位点特异性插入的抗体药物偶联物，其药物抗体比（DAR）为1.2至1.9。[3]
pAMF位点特异性插入的抗体药物偶联物
基于Xpress CF和Xpress CF+技术平台，Sutro已有STRO-001、STRO-002和STRO-003三项在研ADCs。2021年，Sutro与中国新药企业烨辉医药建立合作，授权烨辉医药在大中华区开发和商业化STRO-001；2022年，Sutro与安斯泰来达成合作协议，安斯泰来将采用Sutro的技术平台开发3款ADC新药。今年4月，Sutro与法国益普生（Ipsen）联合宣布，就Sutro的在研STRO-003达成一项总金额高达9亿美元的全球授权许可协议。Sutro的基于无细胞蛋白表达平台的非天然氨基酸定点插入技术引起了广泛关注，为医疗健康等多个领域带来了革命性的变革。
珀罗汀生物的nnAA插入服务
无细胞蛋白表达系统在非天然氨基酸插入领域具有显著优势：
（1）无细胞系统没有细胞膜阻碍，规避了nnAAs选择性问题；
（2）无细胞系统不受nnAAs可能产生的细胞毒性作用影响；
（3）有利于非天然氨基酸插入的内源竞争消除。
珀罗汀生物作为中国X家基于全自主知识产权的无细胞蛋白表达平台、提供非天然氨基酸插入相关服务的机构，目前可以提供如下服务：
（1）pAcF和pAzF定点插入：对乙酰苯丙氨酸（pAcF）和叠氮苯丙氨酸（pAzF）可作为抗体与药物的耦联反应位点，实现药物抗体比例的精确控制。
（2）非天然氨基酸插入测试：根据客户提供的氨酰tRNA合成酶、tRNA、非天然氨基酸，珀罗汀生物利用无细胞平台提供测试服务。
参考文献：
[1]陈虎,张信玲,孔娜娜,等.基于定点偶联技术的抗体药物偶联物的临床研究进展与挑战[J].药学进展,2021,45(03):167-179.
[2]HAFEEZ U, PARAKH S, GAN H K, 等. Antibody drug conjugates for cancer therapy. Molecules. MDPI AG, 2020, 25(20).
[3]ZIMMERMAN E S, HEIBECK T H, GILL A, 等. Production of site-specific antibody-drug conjugates using optimized non-natural amino acids in a cell-free expression system. Bioconjugate Chemistry, 2014, 25(2): 351-361.
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