Proje 2

Projenin Özeti

VHH antikorları (nanobody) 1990'ların başlarında, Hamers-Casterman ve arkadaşları tarafından yeni tip antikor olarak tesadüfen keşfedilmiştir (Hamers-Casterman ve ark. 1993). Bu antikorlar, sabit bölgesinde CH1 bölgesinin bulunmaması nedeniyle hafif zincirleri bağlayamazlar ve sonuçta iki ağır ve iki hafif zincirden oluşan antikor yapısı yerine, tek ağır zincir dimerlerinden oluşurlar. Buna rağmen yapıları stabildir ve hedef antijenlerine bağlanma ilgileri yüksektir (Holliger 2005; Zhang ve ark 2019). Devegiller (deve, lama, vd.) fonksiyonel VHH antikorları üretebilirler. VHH’ler, normal antikorların antijeni tanıyan Fab parçasını oluşturan hafif ve ağır zincirlerin değişken bölgelerinde bulunan üçerden toplam 6 antijen bağlayıcı değişken bölgenin (CDR, complementarity determining region) fonksiyonunu, sadece ağır zincirde bulunan üç CDR bölgesi ile yapabilirler. Köpek balıklarında var olan bir başka tek domain antikor türünde de (vNAR, yeni antijen reseptörü değişken bölgesi), birisi daha uzun olan toplam 2 CDR bölgesi ile antijen bağlanması gerçekleşebilmektedir. Tek VHH bölgesi yaklaşık 15 kDa ağırlığındadır ve 55 kDa ağırlığındaki Fab parçalarına ya da 150 kDa ağırlığındaki monoklonal antikorlara oranla çok küçük yapılardır (Holliger ve ark 2005; Muyldermans ve ark 2013; Steeland ve ark 2016; Ingram ve ark 2018).

VHH antikorları küçük ama stabil yapıları yanı sıra, memeli hücre dizileri gerekmeden bakterilerde de kolay sentez edilebilmeleri nedeniyle önemleri giderek artan yapılar haline gelmişlerdir. VHH bölgesi insan antikorlarının değişken bölgesine büyük oranda homoloji gösterir ve immünojeniteleri ya yoktur ya da çok azdır. Bununla beraber, 3 CDR bölgesi ile hedeflerine nanomolar ya da pikomolar düzeyinde bağlanabilirler (Beirnaert ve ark. 2017). Ayrıca, daha küçük olan yapıları nedeniyle çok farklı yollarla (örneğin intravenöz, topikal, oral, inhaler) uygulanabilirler ve penetrasyonu zor dokulara girebilirler (Duggan ve ark. 2018; Van Heeke ve ark. 2017). Geliştirilen ürünler tedavi amaçlı kullanılabileceği gibi, tanıya yönelik kitlerin geliştirilmesi için de kullanılabilmektedirler (Williams ve ark. 2013; Steeland ve ark).

VHH yapılarının bir diğer üstünlükleri de, her bir ağır zincir farklı hedefe bağlanacak şekilde kolayca bi-spesifik karakterde geliştirilebilirler. Monoklonal antikorlarda, özellikle sentez sonrası birleştirme aşamasında oldukça güç olan bu işlem, ağır zincir antikorlarında kolayca gerçekleştirilebilmektedir. Bu nedenle, bugüne kadar geliştirilen VHH antikorları arasında bi-spesifik olanların oranının monoklonal antikorlardakinden çok daha yüksek olduğu görülmektedir (Holliger ve ark 2005; Muyldermans ve ark 2013; Steeland ve ark 2016; Ingram ve ark 2018).

Deve, lama ya da köpek balıklarından toplanan doğal kütüphanelerden elde edilen diziler yeni antikor geliştirme sürecinin temelini oluşturmaktadır (Muyldermans ve ark 2013). Bunun yanı sıra, ilaç geliştilmesi planlanan antijenler kullanılarak yapılan immünizasyon sonrasında, daha seçici kütüphaneler oluşturularak hedefe afinitesi yüksek antikorların seçilme işlemi için gereken süre kısaltılabilmektedir (Zimmermann ve ark. 2020). Önemli olan, ister naif, isterse immünizasyon sonrasında geliştirilen kütüphane olsun, hedefe yönelik bir ürünün sentezlenebilmesi 12-18 aylık bir süre içerisinde gerçekleştirilebilmesinin mümkün olmasıdır.

VHH antikorlarının tanı ve tedavide kullanılır olması görece yeni bir konudur ve halen gelişmeye devam etmektedir. Monoklonal antikor teknolojileri ellerinde mevcut olan, büyük ilaç firmaları, başlangıçta VHH antikor yapılarına fazla ilgi göstermemişlerdir. Fakat sonradan bu çok yönlü teknolojinin sunduğu fırsatları görerek, öncelikle mevcut ürünleri satın alarak ilaç geliştirme sürecine dahil olmuşlardır. Geliştirilen ürünlerin önemli bir kısmı inflamatuvar hastalıklara yöneliktir. Öncelikle monoklonal antikorlarla tedavide başarılı sonuçlar alınan tümör nekroz faktörü (TNF), IL-6, IL-17 sitokinleri hedef olarak seçilmiştir. Geliştirilen bu VHH’lerin romatoid artrit, sistemik lupus eritematozus gibi inflamatuvar romatizmal hastalıklarda faz çalışmaları yürütülmektedir (Beirnaert ve ark. 2017; Steeland ve ark. 2018; Van Roy ve ark. 2015; Svecova ve ark. 2019).

Ağır zincir VHH antikorları küçük ama stabil yapıları, E. coli sistemlerinde üretilebilmeleri (Salema ve arkadaşları 2017) ve insan antikorlarının değişken bölgesine büyük oranda homoloji göstermeleri nedeni ile stratejik olarak biyolojik ilaç geliştirmeyi hedefleyen Araştırma Grubumuzun tercih ettiği teknoloji olmuştur.

Spesifik VHH antikorlarını izole etmek için birkaç teknik geliştirilmiştir. Antijene özgü VHH’ler, immunize kütüphane veya naif kütüphanelerden seçilebilir. İmmun kütüphane, nanobody taraması için en yaygın kullanılan stratejidir. Hedefe özel VHH’ler, immün kütüphanelerde immün olmayan kütüphanelere göre oldukça zengindir (Liu ve ark. 2018). Bu sebeple diğer alt projelerde bildirilen naif kütüphanelerin taranmasına ek olarak bu projede immun kütüphanelerden IL-1R1 spesifik VHH antikor seçimi amaçlanmıştır.

Projenin IL-1R1 spesifik VHH antikoru aşaması sonrasında, son iş paketi olarak IL-1beta spesifik VHH antikoru geliştirmeye yönelik çalışma yapılarak deneyimin artması sağlanacaktır.

Hedeflenen Proje Çıktısı ve Sonucu