보체 의존성 세포독성(CDC) 세포측정법을 이용한 고처리량 스크리닝(HTS)

보체 의존성 세포독성(CDC) 분석을 위한 고처리량 세포 분석

단클론항체(mAb) 치료제 개발은 지난 10년간 상당히 성장했으며, 현재 미국에서 100개 이상의 제품이 승인되었습니다1. 이러한 치료제는 암 치료(트라스투주맙과 같은 항-Her2 mAb)부터 HIV와 같은 감염성 질환에 대한 약제까지 광범위한 질병 영역을 포함합니다. mAb는 Fc 수용체 상호작용을 통해 면역 세포를 특정 표적으로 모집하는 Fc 매개 기능을 포함한 다양한 메커니즘으로 암에 대한 면역 반응을 증강시킬 수 있습니다. 항체 치료제의 3가지 주요 Fc 매개 기능은 항체 의존성 세포 독성(ADCC), 항체 의존성 세포 탐식(ADCP), 보체 의존성 세포독성(CDC)입니다. CDC의 경우, 항체는 종양 세포에서 과발현된 표적에 특이적으로 결합하여 보체 캐스케이드를 촉발하고 표적 세포에 막공격복합체를 모집하여 궁극적으로 표적 세포 용해를 유발합니다.

mAb 개발 중에는 새로운 mAb 후보의 CDC 활성을 프로파일링하여 Fc 매개 항종양 기능의 전체 그림을 구축하는 것이 필수적입니다. CDC 활성을 측정하는 기존 기술은 종종 다음과 같습니다:

  • 저처리량 획득 계측(예: 기존 유세포 분석)을 사용하다
  • 귀중한 항체 및 혈청 샘플의 대량 사용을 필요로 하다
  • 프로토콜 최적화, 고정 및 반복적인 세척과 같은 단계를 요구하는 노동 집약적이고 시간이 많이 소요되는 과정

여기서 우리는 iQue® 고처리량 스크리닝 사이토메트리 플랫폼을 사용하여 생존 표적 세포에 대한 단클론 항체의 CDC 활성을 측정하는 간단하고 간소화된 분석법을 제시한다. 표적 세포는 보체 캐스케이드를 개시하고 세포 상의 막 공격 복합체 형성에 필요한 단백질을 포함하는 인간 혈청 존재 하에 관심 있는 mAb와 함께 배양된다. 세포는 CDC 활성의 지표로 세포 사멸을 정량화할 수 있도록 iQue® 세포 막 무결성(R/Red) 염료를 사용하여 표지된다. iQue® HTS 플랫폼의 고처리량과 통합된 iQue Forecyt® 소프트웨어를 사용한 신속한 데이터 분석을 결합하면 항체 특성 분석 및 약물 발견 프로세스를 간소화할 수 있다.


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워크플로우

CDC 분석 워크플로우

- 대상 세포를 결합하고(필요한 경우 여러 세포 유형을 구분하기 위해 iQue® 세포 증식 및 인코딩(V/Blue) 염료로 선택적으로 표지) 관심 있는 mAb(96 또는 384-웰 플레이트에서 각 웰당 10 µL, 혈청 없는 배지)와 함께 항체가 대상에 결합하도록 실온(RT)에서 15분 동안 배양합니다. 인간 혈청(15%, 웰당 10 µL)을 추가하고 추가로 30분 동안 배양(37°C)합니다. 세척한 후 iQue® 세포 막 무결성 염료(V/Blue, R/Red, B/Green, B/Red 중 선택)로 30분 동안 표지합니다. 세척한 후 iQue® 고처리량 스크리닝 세포 계측기를 사용하여 데이터 수집

주요 장점

  • - 고처리량 항체 발견 프로세스의 일부로 최소 시간 내에 항체 라이브러리의 Fc 기능 스크리닝
  • - 낮은 용량 요구사항으로 분석을 소형화하고 동시에 단일 웰에서 공동 배양된 서로 다른 세포 유형의 CDC를 평가하세요
  • - 선택한 부유성 또는 부착성 세포 모델에서 여러 치료용 항체 특성 파악
  • - 복잡한 데이터를 빠르게 수집하고 분석하여 신속한 의사결정 지원

생산성 향상 - 고처리량 항체 발견 프로세스를 통합하여 항체 라이브러리의 Fc 기능을 신속하게 스크리닝

그림 2. 96 또는 384-웰 형식에서 CDC 활성에 대한 mAb 효율적 스크리닝

Ramos 세포(5K/well)를 15분 동안 항-CD20 항체(표 1에 나열)의 다양한 농도(3반복, mAb당 12농도)와 함께 배양한 후, CDC를 유도하기 위해 15% 인간 혈청을 30분 동안 추가했습니다. 세포를 세척하고 iQue® 세포 막 무결성(R/Red) 염료로 표지한 후, 히트맵은 웰당 생존 Ramos 세포의 % (연한 회색 = 생존 세포 비율이 낮음)를 나타냅니다.

Rituximab과 Truxima를 가열하면 CDC 유도에 큰 감소가 발생하여, 가열된 mAb에 대한 EC50 > 최대값을 보였습니다. 비교적, 비치료용 항-CD20은 열 처리 후 EC50이 2배 감소하며 가열에 더 저항적이었습니다. 비치료용 항-CD20의 비후코실화 형태는 원래 항체보다 증가된 CDC 활성을 보였습니다.

귀중한 샘플의 사용 최대화 - 저용량 샘플 요구 사항으로 분석을 소형화하고 단일 웰에서 공동 배양된 서로 다른 세포 유형의 CDC를 동시에 평가하세요.

그림 3. 단일 웰에서 여러 세포 유형의 CDC 활성 비교

세 가지 부유 세포 유형의 CD20 발현을 프로파일링했습니다. Ramos의 발현이 가장 높았고, 그 다음으로 Rajis였으며, Jurkat은 CD20 음성으로 IgG 배경 대조군과 유사한 발현을 보였습니다.

Raji 세포(iQue® 세포 증식 및 인코딩(V/Blue) 염료로 밝게 표지됨), Ramos 세포(인코딩 염료로 희미하게 표지됨) 및 Jurkat 세포(미표지)를 CDC 분석을 위해 결합(5K/well)하고, 히스토그램에 표시된 대로 인코더 염료 형광에 따라 분리했습니다.

Rituximab(항-CD20-IgG1)에 의한 CDC 유도는 세포 유형에 따라 다양했으며 CD20 발현과 상관관계가 있었습니다. 예를 들어 Ramos는 가장 높은 수준의 CD20를 발현했으며 Rituximab에 의한 CDC에 가장 민감했습니다.

유연한 분석 형식 - 부유 또는 부착 세포 모델을 사용하여 여러 치료용 항체 특성 분석

그림 4. 부유 및 부착 세포 모델을 사용하여 다양한 단클론 항체의 CDC 활성 측정

비부착성 세포(CD20 양성 라모스 및 CD20 음성 주르캇) 또는 부착성 세포(Her2 양성 AU565 또는 Her2 음성 MDA-MB-468)를 CDC 분석에 결합했습니다. 두 경우 모두 항원 음성 세포 유형에 iQue® 세포 증식 및 인코딩(V/블루) 염료를 표지하여 각 웰에서 두 세포 유형을 구별할 수 있도록 했습니다(도표에 표시됨).

항-CD20 mAbs (리투시맙, 트룩시마, 비치료용 항-CD20)는 항원 양성 세포 유형별 CDC 증가를 유도했습니다. 항-Her2 항체(트라스투주맙, 카드실라, 퍼투주맙) 중 어느 것도 CDC에 영향을 미치지 않았습니다. 부착 세포에 대한 CDC 활성 부족은 부착 세포 유형의 보체 조절 마커(예: CD46, CD55 및 CD59) 발현 증가로 인한 것으로 보입니다.

데이터 획득 및 분석 간소화 - 복잡한 대량의 데이터를 빠르게 수집하고 분석하여 신속한 의사결정 지원

그림 5. iQue Forecyt® 소프트웨어의 새로운 데이터 시각화 기능을 사용하여 여러 혈청 공여자 간 CDC 활동 비교

리투시맙에 의한 CDC를 4명의 서로 다른 인간 혈청 공여자에서 비교했습니다. CDC는 공여자 1-3에서 비교 가능했으며, EC50 값은 0.29에서 0.36 µg/mL 범위였습니다. 공여자 4 혈청 존재 시 CDC는 약간 감소했으며, 리투시맙에 대한 EC50 값은 0.53 µg/mL로 측정되었습니다.

자주 묻는 질문

아니요, 분석 시간이 매우 짧아서 부착 세포가 플레이트에 부착할 시간이 없으므로 부유 세포와 동일한 방식으로 처리할 수 있습니다.

네, 우리는 최대 두 개의 채널만 사용했습니다(iQue® 세포막 무결성 염료용 하나와 iQue® 세포 증식 및 인코딩 염료[선택 사항] 용 하나), 11개의 검출 채널을 다른 형광 물질 추가를 위해 남겨두었습니다. 예를 들어, 세포에서 보체 복합체 형성을 확인하기 위해 FITC 항-C4c+C4b 항체를 포함시켰습니다(데이터 미표시).

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