Ingénierie des anticorps
Ingénierie des anticorps
Ingénierie des anticorps
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<strong>Ingénierie</strong> <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong><br />
Introduction: le marché biopharmaceutique<br />
I. Anticorps monoclonaux utilisés en thérapeutique<br />
1. Structure et fonction <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong><br />
2. Développement <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong><br />
3. Anticorps monoclonaux de souris<br />
4. Anticorps chimériques<br />
5. Anticorps humanisés<br />
6. Anticorps monoclonaux humains<br />
II. Obtention d’<strong>anticorps</strong> monoclonaux humains<br />
1. Objectifs<br />
2. Phage display<br />
3. Souris transgéniques<br />
4. Souris reconstituées<br />
III. Modulation <strong>des</strong> fonctions effectrices <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong><br />
1. Objectifs<br />
2. Induction <strong>des</strong> fonctions effectrices<br />
3. Minimisation <strong>des</strong> fonctions effectrices<br />
4. Augmentation <strong>des</strong> fonctions effectrices
Introduction: le marché biopharmaceutique
Introduction: le marché biopharmaceutique<br />
24 médicaments biologiques sont <strong>des</strong> blockbusters
Introduction: le marché biopharmaceutique<br />
Part de marché <strong>des</strong> biomédicaments en 2007
<strong>Ingénierie</strong> <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong><br />
Introduction: le marché biopharmaceutique<br />
I. Anticorps monoclonaux utilisés en thérapeutique<br />
1. Structure et fonction <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong><br />
2. Développement <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong><br />
3. Anticorps monoclonaux de souris<br />
4. Anticorps chimériques<br />
5. Anticorps humanisés<br />
6. Anticorps monoclonaux humains<br />
II. Obtention d’<strong>anticorps</strong> monoclonaux humains<br />
1. Objectifs<br />
2. Phage display<br />
3. Souris transgéniques<br />
4. Souris reconstituées<br />
III. Modulation <strong>des</strong> fonctions effectrices <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong><br />
1. Objectifs<br />
2. Induction <strong>des</strong> fonctions effectrices<br />
3. Minimisation <strong>des</strong> fonctions effectrices<br />
4. Augmentation <strong>des</strong> fonctions effectrices
I. Anticorps monoclonaux utilisés en thérapeutique<br />
1. Structure et fonction <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong><br />
Structure<br />
CDR1 CDR2 CDR3<br />
FR1 FR2 FR3 FR4
I. Anticorps monoclonaux utilisés en thérapeutique<br />
1. Structure et fonction <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong><br />
Fonctions<br />
Blocage de l’antigène
I. Anticorps monoclonaux utilisés en thérapeutique<br />
1. Structure et fonction <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong><br />
Fonctions<br />
ADCC<br />
Antibody Dependent<br />
Cellular Cytotoxicity<br />
CDC (Complement Dependent Cytotoxicity)<br />
Phagocytose
I. Anticorps monoclonaux utilisés en thérapeutique<br />
1. Structure et fonction <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong><br />
½ vie<br />
Roopenian et al., Nat Rev Immunol, 2007
I. Anticorps monoclonaux utilisés en thérapeutique<br />
2. Développement <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong>
I. Anticorps monoclonaux utilisés en thérapeutique<br />
2. Développement <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong><br />
Production en cellules CHO
I. Anticorps monoclonaux utilisés en thérapeutique<br />
3. Anticorps monoclonaux de souris<br />
Muromomab (Orthoclone OKT3)<br />
Problèmes d’utilisation en thérapeutique<br />
½ vie<br />
Fonctions effectrices<br />
Immunisation
I. Anticorps monoclonaux utilisés en thérapeutique<br />
4. Anticorps chimériques<br />
Humanisation <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong> monoclonaux<br />
Abciximab (ReoPro)<br />
½ vie<br />
Fonctions effectrices<br />
Immunisation
I. Anticorps monoclonaux utilisés en thérapeutique<br />
5. Anticorps humanisés<br />
Humanisation <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong> monoclonaux<br />
Daclizumab (Zenopax)<br />
½ vie<br />
Fonctions effectrices<br />
Immunisation
I. Anticorps monoclonaux utilisés en thérapeutique<br />
6. Anticorps monoclonaux humains<br />
½ vie<br />
Fonctions effectrices<br />
Immunisation<br />
Adalimumab (Humira)<br />
Panitumumab (Vectibix)
<strong>Ingénierie</strong> <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong><br />
Introduction: le marché biopharmaceutique<br />
I. Anticorps monoclonaux utilisés en thérapeutique<br />
1. Structure et fonction <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong><br />
2. Développement <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong><br />
3. Anticorps monoclonaux de souris<br />
4. Anticorps chimériques<br />
5. Anticorps humanisés<br />
6. Anticorps monoclonaux humains<br />
II. Obtention d’<strong>anticorps</strong> monoclonaux humains<br />
1. Objectifs<br />
2. Phage display<br />
3. Souris transgéniques<br />
4. Souris reconstituées<br />
III. Modulation <strong>des</strong> fonctions effectrices <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong><br />
1. Objectifs<br />
2. Induction <strong>des</strong> fonctions effectrices<br />
3. Minimisation <strong>des</strong> fonctions effectrices<br />
4. Augmentation <strong>des</strong> fonctions effectrices
Nelson et al., Nat Rev Drug Discovery, 2010<br />
II. Obtention d’<strong>anticorps</strong> monoclonaux humains<br />
Pipeline
II. Obtention d’<strong>anticorps</strong> monoclonaux humains<br />
1. Objectifs<br />
Réduire l’immunogénicité <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong>:<br />
- Neutralise l’action de l’<strong>anticorps</strong> thérapeutiques<br />
- Induit <strong>des</strong> réactions d’hypersensibilité<br />
Origine:<br />
- Réponse immunitaire induite par la présence de séquences murines (anti-allotype)<br />
(1% patients prduisent Ac neutralisant sous Vectibix)<br />
- Réponse immunitaire anti-idiotype<br />
- Réaction d’hypersensibilité liée à la présence d’auto<strong>anticorps</strong><br />
(22% patients ont <strong>des</strong> autoAc contre l’Erbitux)<br />
Stratégie: réduire la présence <strong>des</strong> séquences murines<br />
ingénierie <strong>des</strong> CDR<br />
Problème: pas d’hybridome humain
II. Obtention d’<strong>anticorps</strong> monoclonaux humains<br />
2. Phage display<br />
Principe
II. Obtention d’<strong>anticorps</strong> monoclonaux humains<br />
2. Phage display<br />
Banque de phage <strong>anticorps</strong><br />
(GGGGS)3<br />
(Single Chain Fv)
II. Obtention d’<strong>anticorps</strong> monoclonaux humains<br />
2. Phage display<br />
Banque de phage <strong>anticorps</strong><br />
- Donneurs naïfs:<br />
banques de grande taille (10 10 clones)<br />
affinité <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong> faible: 10 6 -10 7 M-1<br />
- Donneurs immunisés:<br />
banques de petite taille (10 5 clones)<br />
affinité <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong> forte: 10 10 M-1<br />
- Banques semi-synthétiques:<br />
banques précédentes dont on a modifié les régions CDR
II. Obtention d’<strong>anticorps</strong> monoclonaux humains<br />
2. Phage display<br />
Banque de phage <strong>anticorps</strong><br />
ARNm L<br />
ARN totaux<br />
RT<br />
ADNc<br />
ARNm H<br />
Lymphocyte B<br />
Amplification<br />
VH et VL<br />
PCR<br />
Clonage dans un<br />
vecteur d’expression<br />
Séquençage<br />
PS VH CH1 CH2 CH3<br />
PS VL CL
II. Obtention d’<strong>anticorps</strong> monoclonaux humains<br />
2. Phage display<br />
Système de présentation<br />
PVIII protéine majeure d’enveloppe<br />
2700 copies, 5.2kDa<br />
PVIII<br />
PIII protéine d’adsorption<br />
5 copies, 43 kDa<br />
PIII
II. Obtention d’<strong>anticorps</strong> monoclonaux humains<br />
2. Phage display<br />
Banque de phage <strong>anticorps</strong>
II. Obtention d’<strong>anticorps</strong> monoclonaux humains<br />
2. Phage display<br />
Biopanning<br />
Banque<br />
Primaire<br />
Incubation<br />
Lavages<br />
Ac immobilisé<br />
3 tours de<br />
sélection<br />
Elution acide<br />
ou antigène<br />
Clonage<br />
Amplification
II. Obtention d’<strong>anticorps</strong> monoclonaux humains<br />
2. Phage display<br />
Optimisation <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong>
II. Obtention d’<strong>anticorps</strong> monoclonaux humains<br />
3. Souris transgéniques<br />
HuMab (Medarex), Xenomouse (Abgenix)
II. Obtention d’<strong>anticorps</strong> monoclonaux humains<br />
3. Souris transgéniques
II. Obtention d’<strong>anticorps</strong> monoclonaux humains<br />
3. Souris transgéniques
II. Obtention d’<strong>anticorps</strong> monoclonaux humains<br />
4. Souris reconstituées<br />
NOD scid IL2 receptor gamma chain knockout mice (NSG)<br />
Production IgM
<strong>Ingénierie</strong> <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong><br />
Introduction: le marché biopharmaceutique<br />
I. Anticorps monoclonaux utilisés en thérapeutique<br />
1. Structure et fonction <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong><br />
2. Développement <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong><br />
3. Anticorps monoclonaux de souris<br />
4. Anticorps chimériques<br />
5. Anticorps humanisés<br />
6. Anticorps monoclonaux humains<br />
II. Obtention d’<strong>anticorps</strong> monoclonaux humains<br />
1. Objectifs<br />
2. Phage display<br />
3. Souris transgéniques<br />
4. Souris reconstituées<br />
III. Modulation <strong>des</strong> fonctions effectrices <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong><br />
1. Objectifs<br />
2. Induction <strong>des</strong> fonctions effectrices<br />
3. Minimisation <strong>des</strong> fonctions effectrices<br />
4. Augmentation <strong>des</strong> fonctions effectrices
III. Modulation <strong>des</strong> fonctions effectrices <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong><br />
1. Objectifs<br />
- Anticorps de seconde génération:<br />
Dirigé contre même antigène<br />
Modifications <strong>des</strong> domaines variables pour diminuer immunogénicité<br />
ou cibler épitope différent<br />
Différents formats d’<strong>anticorps</strong><br />
- Anticorps de troisième génération:<br />
Dirigé contre épitope différent<br />
Différents mécanismes d’action: modifier partie Fc pour améliorer les<br />
fonctions effectrices et la ½ vie<br />
- Anticorps « me better »:<br />
Dirigé contre le même épitope<br />
Améliorer les propriétés: modifier partie Fc pour améliorer les<br />
fonctions effectrices et la ½ vie
III. Modulation <strong>des</strong> fonctions effectrices <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong><br />
2. Induction <strong>des</strong> fonctions effectrices<br />
Jiang et al., Nature Rev Drug Discovery, 2011
III. Modulation <strong>des</strong> fonctions effectrices <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong><br />
2. Induction <strong>des</strong> fonctions effectrices<br />
CD64 CD32a CD32c CD16a CD16b CD32b<br />
IgG1=IgG3<br />
>IgG4<br />
pas IgG2<br />
IgG3>IgG1<br />
= IgG2<br />
pas IgG4<br />
IgG1=IgG3<br />
>>>IgG4=IgG2<br />
IgG3>IgG1<br />
>>IgG2>IgG4<br />
Anticorps thérapeutiques = IgG1
III. Modulation <strong>des</strong> fonctions effectrices <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong><br />
2. Induction <strong>des</strong> fonctions effectrices
III. Modulation <strong>des</strong> fonctions effectrices <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong><br />
2. Induction <strong>des</strong> fonctions effectrices
III. Modulation <strong>des</strong> fonctions effectrices <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong><br />
3. Minimisation <strong>des</strong> fonctions effectrices<br />
Carter, Nature Rev Immunology, 2006
Beck et al., Médecine Sciences, 2009<br />
III. Modulation <strong>des</strong> fonctions effectrices <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong><br />
3. Minimisation <strong>des</strong> fonctions effectrices<br />
Modifications <strong>des</strong> glycosylations du domaine Fc
III. Modulation <strong>des</strong> fonctions effectrices <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong><br />
3. Minimisation <strong>des</strong> fonctions effectrices<br />
Isotypes de l’<strong>anticorps</strong>
Beck et al., Médecine Sciences, 2009<br />
III. Modulation <strong>des</strong> fonctions effectrices <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong><br />
3. Minimisation <strong>des</strong> fonctions effectrices<br />
Fragments d’<strong>anticorps</strong>
Kubota et al., Cancer Science, 2009<br />
III. Modulation <strong>des</strong> fonctions effectrices <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong><br />
4. Augmentation <strong>des</strong> fonctions effectrices<br />
Modifications <strong>des</strong> glycosylations du domaine Fc<br />
Rituximab défucosylé
(Kubota et al., Cancer Science, 2009)<br />
III. Modulation <strong>des</strong> fonctions effectrices <strong>des</strong> <strong>anticorps</strong><br />
4. Augmentation <strong>des</strong> fonctions effectrices<br />
Isotypes de l’<strong>anticorps</strong>
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