Ingénierie des anticorps

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1 Ingénierie des anticorps Introduction: le marché des anticorps monoclonaux I. Anticorps monoclonaux utilisés en thérapeutique 1. Structure et fonction des anticorps 2. Anticorps monoclonaux de souris 3. Anticorps chimériques 4. Anticorps humanisés 5. Anticorps monoclonaux humains II. Obtention d anticorps monoclonaux humains 1. Objectifs 2. Phage display 3. Souris transgéniques 4. Souris reconstituées III. Modulation des fonctions effectrices des anticorps 1. Objectifs 2. Induction des fonctions effectrices 3. Minimisation des fonctions effectrices 4. Augmentation des fonctions effectrices

2 Introduction: le marché biopharmaceutique 24 médicaments biologiques sont des blockbusters

3 Introduction: le marché biopharmaceutique Part de marché des biomédicaments en 2007

4 Ingénierie des anticorps Introduction: le marché des anticorps monoclonaux I. Anticorps monoclonaux utilisés en thérapeutique 1. Structure et fonction des anticorps 2. Anticorps monoclonaux de souris 3. Anticorps chimériques 4. Anticorps humanisés 5. Anticorps monoclonaux humains II. Obtention d anticorps monoclonaux humains 1. Objectifs 2. Phage display 3. Souris transgéniques 4. Souris reconstituées III. Modulation des fonctions effectrices des anticorps 1. Objectifs 2. Induction des fonctions effectrices 3. Minimisation des fonctions effectrices 4. Augmentation des fonctions effectrices

5 I. Anticorps monoclonaux utilisés en thérapeutique 1. Structure et fonction des anticorps Structure CDR1 CDR2 CDR3 FR1 FR2 FR3 FR4

6 I. Anticorps monoclonaux utilisés en thérapeutique 1. Structure et fonction des anticorps Fonctions Blocage de l antigène

7 I. Anticorps monoclonaux utilisés en thérapeutique 1. Structure et fonction des anticorps Fonctions ADCC Antibody Dependent Cellular Cytotoxicity CDC (Complement Dependent Cytotoxicity) Phagocytose

8 I. Anticorps monoclonaux utilisés en thérapeutique 1. Structure et fonction des anticorps ½ vie Roopenian et al., Nat Rev Immunol, 2007

9 I. Anticorps monoclonaux utilisés en thérapeutique 2. Anticorps monoclonaux de souris Muromomab (Orthoclone OKT3) Problèmes d utilisation en thérapeutique ½ vie Fonctions effectrices Immunisation

10 I. Anticorps monoclonaux utilisés en thérapeutique 3. Anticorps chimériques Humanisation des anticorps monoclonaux Abciximab (ReoPro) ½ vie Fonctions effectrices Immunisation

11 I. Anticorps monoclonaux utilisés en thérapeutique 4. Anticorps humanisés Humanisation des anticorps monoclonaux Daclizumab (Zenopax) ½ vie Fonctions effectrices Immunisation

12 I. Anticorps monoclonaux utilisés en thérapeutique 5. Anticorps monoclonaux humains ½ vie Fonctions effectrices Immunisation Adalimumab (Humira) Panitumumab (Vectibix)

13 Ingénierie des anticorps Introduction: le marché biopharmaceutique I. Anticorps monoclonaux utilisés en thérapeutique 1. Structure et fonction des anticorps 2. Anticorps monoclonaux de souris 3. Anticorps chimériques 4. Anticorps humanisés 5. Anticorps monoclonaux humains II. Obtention d anticorps monoclonaux humains 1. Objectifs 2. Phage display 3. Souris transgéniques 4. Souris reconstituées III. Modulation des fonctions effectrices des anticorps 1. Objectifs 2. Induction des fonctions effectrices 3. Minimisation des fonctions effectrices 4. Augmentation des fonctions effectrices

14 Nelson et al., Nat Rev Drug Discovery, 2010 II. Obtention d anticorps monoclonaux humains Pipeline

15 II. Obtention d anticorps monoclonaux humains 1. Objectifs Réduire l immunogénicité des anticorps: - Neutralise l action de l anticorps thérapeutiques - Induit des réactions d hypersensibilité Origine: - Réponse immunitaire induite par la présence de séquences murines (anti-allotype) (1% patients produisent Ac neutralisant sous Vectibix) - Réponse immunitaire anti-idiotype - Réaction d hypersensibilité liée à la présence d autoanticorps (22% patients ont des autoac contre l Erbitux) Stratégie: réduire la présence des séquences murines ingénierie des CDR Problème: pas d hybridome humain

16 II. Obtention d anticorps monoclonaux humains 2. Phage display Principe

17 II. Obtention d anticorps monoclonaux humains 2. Phage display Banque de phage anticorps (GGGGS)3 (Single Chain Fv)

18 II. Obtention d anticorps monoclonaux humains 2. Phage display Banque de phage anticorps - Donneurs naïfs: banques de grande taille (10 10 clones) affinité des anticorps faible: M-1 - Donneurs immunisés: banques de petite taille (10 5 clones) affinité des anticorps forte: M-1 - Banques semi-synthétiques: banques précédentes dont on a modifié les régions CDR

19 II. Obtention d anticorps monoclonaux humains 2. Phage display Banque de phage anticorps ARNm L ARN totaux RT ADNc ARNm H Lymphocyte B Amplification VH et VL PCR Clonage dans un vecteur d expression Séquençage PS VH CH1 CH2 CH3 PS VL CL

20 II. Obtention d anticorps monoclonaux humains 2. Phage display Système de présentation PVIII protéine majeure d enveloppe 2700 copies, 5.2kDa PVIII PIII protéine d adsorption 5 copies, 43 kda PIII

21 II. Obtention d anticorps monoclonaux humains 2. Phage display Biopanning Banque Primaire Incubation Lavages Ac immobilisé 3 tours de sélection Elution acide ou antigène Clonage Amplification

22 II. Obtention d anticorps monoclonaux humains 3. Souris transgéniques HuMab (Medarex), Xenomouse (Abgenix)

23 II. Obtention d anticorps monoclonaux humains 3. Souris transgéniques

24 II. Obtention d anticorps monoclonaux humains 3. Souris transgéniques

25 II. Obtention d anticorps monoclonaux humains 4. Souris reconstituées NOD scid IL2 receptor gamma chain knockout mice (NSG) Production IgM

26 II. Obtention d anticorps monoclonaux humains Production en cellules CHO

27 Ingénierie des anticorps Introduction: le marché biopharmaceutique I. Anticorps monoclonaux utilisés en thérapeutique 1. Structure et fonction des anticorps 2. Anticorps monoclonaux de souris 3. Anticorps chimériques 4. Anticorps humanisés 5. Anticorps monoclonaux humains II. Obtention d anticorps monoclonaux humains 1. Objectifs 2. Phage display 3. Souris transgéniques 4. Souris reconstituées III. Modulation des fonctions effectrices des anticorps 1. Objectifs 2. Induction des fonctions effectrices 3. Minimisation des fonctions effectrices 4. Augmentation des fonctions effectrices

28 III. Modulation des fonctions effectrices des anticorps 1. Objectifs - Anticorps de seconde génération: Dirigé contre même antigène Modifications des domaines variables pour diminuer immunogénicité ou cibler épitope différent Différents formats d anticorps - Anticorps de troisième génération: Dirigé contre épitope différent Différents mécanismes d action: modifier partie Fc pour améliorer les fonctions effectrices et la ½ vie - Anticorps «me better»: Dirigé contre le même épitope Améliorer les propriétés: modifier partie Fc pour améliorer les fonctions effectrices et la ½ vie

29 III. Modulation des fonctions effectrices des anticorps 2. Induction des fonctions effectrices CD64 CD32a CD32c CD16a CD16b CD32b IgG1=IgG3 >IgG4 pas IgG2 IgG3>IgG1 = IgG2 pas IgG4 IgG1=IgG3 >>>IgG4=IgG2 IgG3>IgG1 >>IgG2>IgG4 Anticorps thérapeutiques = IgG1

30 III. Modulation des fonctions effectrices des anticorps 2. Induction des fonctions effectrices

31 III. Modulation des fonctions effectrices des anticorps 3. Minimisation des fonctions effectrices Carter, Nature Rev Immunology, 2006

32 III. Modulation des fonctions effectrices des anticorps 3. Minimisation des fonctions effectrices Isotypes de l anticorps

33 Beck et al., Médecine Sciences, 2009 III. Modulation des fonctions effectrices des anticorps 3. Minimisation des fonctions effectrices Fragments d anticorps

34 Kubota et al., Cancer Science, 2009 III. Modulation des fonctions effectrices des anticorps 4. Augmentation des fonctions effectrices Modifications des glycosylations du domaine Fc Rituximab défucosylé

35 (Kubota et al., Cancer Science, 2009) III. Modulation des fonctions effectrices des anticorps 4. Augmentation des fonctions effectrices Isotypes de l anticorps

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