Engineering and pharmacokinetic tuning of ADAPT scaffold proteins for solid tumor targeting

QC 2026-09-23

Abstract

Målinriktad terapi är en viktig hörnsten i modern cancerbehandling. Terapeutiska antikroppar används i stor utsträckning för specifik bindning till tumörassocierade målproteiner, men deras storlek och komplexa struktur kan medföra vissa begränsningar. Små scaffoldproteiner kan utgöra attraktiva alternativ eller komplement till terapeutiska antikroppar genom att erbjuda fördelar såsom hög stabilitet, god penetration i tumörvävnad, samt enkel produktion i bakteriella system. Deras ringa storlek leder dock även till snabb eliminering via njurarna, vilket kan begränsa deras terapeutiska effekt. I denna avhandling undersöktes alternativa scaffoldproteiner baserade på den albuminbindande domänen (ABD), så kallade ADAPT-proteiner, med avseende på deras potential att balansera dessa egenskaper. ADAPT-proteinets inneboende bindningsyta mot albumin, tillsammans med den konstruerade målsökande bindningsytan, möjliggör en kombination av tumörinriktning och farmakokinetisk optimering, samtidigt som ADAPT-proteinets mycket ringa storlek (6 kDa) bibehålls.

I avhandlingens första del undersöktes den bispecifika ADAPT-plattformen för målinriktad terapi av solida tumörer. I det första arbetet (Paper I) utvecklades ett effektiviserat och parallelliserat arbetsflöde för fagdisplayselektion för att underlätta identifiering av nya bindare. Det etablerade arbetsflödet användes i det andra arbetet (Paper II) för att selektera en bispecifik ADAPT med simultan bindning till albumin och folatreceptor alfa (FRα), ett kliniskt validerat målprotein i äggstockscancer. Rationell design och affinitetsmaturering resulterade i ADAPT22, en bindare med subnanomolär affinitet för FRα och nanomolär affinitet för albumin. Experiment i tumörbärande möss bekräftade dess dubbla funktioner in vivo, och visade därmed att bispecifika ADAPT-proteiner utgör en möjlig strategi för att kombinera tumörinriktning med förlängd halveringstid. I det tredje arbetet (Paper III) undersöktes ADAPT22 vidare genom att introducera bivalent albuminbindning med målet att ytterligare minska njurupptaget av ADAPT22, då detta skulle kunna möjliggöra FRα-riktad radionuklidterapi. Som förväntat ökade bindningsstyrkan till albumin genom fusion med ABD, vilket resulterade i en förlängd halveringstid och minskat njurupptag in vivo. Fusion med ABD minskade dock även tumörupptaget i FRα-positiva xenograftmodeller, sannolikt till följd av steriskt hindrad inbindning och försämrad tumörpenetration orsakad av bivalent bindning till två albuminmolekyler.

I avhandlingens andra del undersöktes ADAPT för bilddiagnostik av FRα-positiva tumörer. I det fjärde arbetet (Paper IV) utvecklades en molekylär avbildningskandidat genom att inaktivera den albuminbindande ytan i ADAPT22, och därigenom eliminera dess halveringstidsförlängande effekt. Radiomärkning via den N-terminala hexahistidin-taggen resulterade i den diagnostiska avbildningskandidaten ^99mTc-ADAPT21. Kandidaten uppvisade snabb systemisk eliminering, vilket möjliggjorde visualisering av FRα-positiva tumörer med hög kontrast redan 1 timme efter injektion i möss. I det femte arbetet (Paper V) förbättrades avbildningsegenskaperna hos ADAPT21 ytterligare genom introduktion av en negativt laddad protein-baserad kelator (EEEC) för radiomärkning vid C-terminalen. Den optimerade avbildningskandidaten, ^99mTc-ADAPT21-EEEC, uppvisade minskat upptag i majoriteten av friska organ, vilket resulterade i förbättrade signalkvoter mellan tumör och organ. Det minskade upptaget i lever är särskilt betydelsefullt eftersom det kan underlätta detektion av levermetastaser vid äggstockscancer.

Sammantaget visar dessa studier att ADAPT-proteinets inneboende albuminbindande yta kan utnyttjas för att modulera dess farmakokinetiska profil utifrån den avsedda tillämpningen. Denna mångsidighet, i kombination med dess exceptionellt ringa storlek, stödjer ADAPT-plattformens potential för både terapeutiska och diagnostiska tillämpningar inom målinriktad behandling av solida tumörer.

Link to DiVA