Évaluation in vivo de molécules biologiques mono ou bi-spécifiques dérivées des anticorps monocaténaires de lama (nanobodies) : étude portant sur leurs capacités à moduler les activités biologiques ou à induire la déplétion cellulaire - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2023

In vivo evaluation of mono- and bispecific biologics derived from single-chain antibodies from camelids (nanobodies) : a study on their ability to modulate biological activities or to induce cell depletion.

Évaluation in vivo de molécules biologiques mono ou bi-spécifiques dérivées des anticorps monocaténaires de lama (nanobodies) : étude portant sur leurs capacités à moduler les activités biologiques ou à induire la déplétion cellulaire

Résumé

Nanobodies are derived from the variable part of camelid heavy chain antibodies. Among their remarkable properties, the single-chain structure confers to nanobodies the ability to be easily reformatted. In addition, nanobodies can act as modulators of biological activities. In this work, we evaluated in vivo the capacity of recombinant adeno-associated vectors (rAAV)-encoded nanobody-based biologics first to modulate biological activities, and then to induce cell depletion. Taking advantage of the availability of several nanobody clones in the lab, in this study the targets were the purinergic receptor P2X7 and the ADP-ribosyltransferase ARTC2.2. In the first part, we demonstrated that activation of P2X7 by ATP and NAD+ is blocked by 13A7-IgG1LSF construct. The s+16a-dimHLE construct is a potent blocker of ARTC2.2-dependent activation of P2X7. Conversely, activation of P2X7 by ATP and NAD+ is potentiated by 14D5-dimHLE. 13A7-IgG1LSF and s+16a-dimHLE protect CD69+ resident T cells and NKT cells (that express high levels of P2X7) from NAD+-induced cell death. In contrast, NAD+-induced cell death is increased by 14D5-dimHLE. An injection of NAD+ in vivo leads to the depletion of CD4+CD25+ regulatory T cells, increased by 14D5-dimHLE, while 13A7-IgG1LSF protects T cells from NAD+-induced depletion. In the second part, we evaluated the ability of mono- or bispecific nanobody-based biologics to induce cell depletion. A single injection of rAAV encoding these constructs achieves long-lasting depletion of cells expressing the targets. In this model, the intensity of cell depletion mediated by anti-P2X7 7E2-IgG2a and anti-ARTC2.2 s-14-IgG2a constructs correlates with the antigen density on the cell surface. However, the epitope recognized and the nature of the target protein seem also to influence cell depletion. The bispecific S-14-7E2-IgG2a construct fails to achieve selective depletion of CD4+CD25+ regulatory T cells expressing high levels of P2X7 and ARTC2.2. The intensity of cell depletion is lower than that observed with monospecific counterparts. Switching the Fc part and the co-injection of anti-CD47 monoclonal antibody did not increase the intensity of cell depletion. The injection of lower doses of rAAV results in a more selective depletion of cells of interest, suggesting that nanobody affinity and target multiplicity are to be considered. Together, these results highlight that nanobodies are versatile biologics that can be used in mono- or multi-specific formats to modulate the activity of their targets, or to deplete cells expressing them, paving the way for multiple therapeutic applications.
Les nanobodies, dérivés de la partie variable des anticorps à chaine lourde des camélidés, présentent plusieurs propriétés remarquables. Leur structure à chaîne unique leur confère la capacité d’être facilement recomposés en différent formats et ils ont la propriété de moduler des activités biologiques. Dans ce travail, nous avons évalué in vivo la capacité de molécules biologiques basées sur les nanobodies, vectorisées par des vecteurs adéno-associés recombinants (rAAV), d’une part à moduler des activités biologiques, et d’autre part à induire la déplétion cellulaire. Les molécules ciblées, prises comme modèles d’études, sont le récepteur purinergique P2X7 et l’ADP-ribosyltransférase ARTC2.2 pour lesquels nous disposions de différents clones de nanobodies. Dans la première partie, nous avons démontré que l’activation de P2X7 par l’ATP et le NAD+ est bloquée par la construction 13A7-IgG1LSF. La construction s+16a-dimHLE bloque l’activation de P2X7 par l’ARTC2.2. À l’inverse, l’activation de P2X7 par l’ATP et le NAD+ est potentialisée par la construction 14D5-dimHLE. 13A7-IgG1LSF et s+16a-dimHLE protègent les lymphocytes T résidents CD69+ et les lymphocytes NKT (exprimant fortement P2X7) de la mort cellulaire induite par le NAD+ alors qu’elle augmentée par la construction 14D5-dimHLE. Une injection de NAD+ in vivo entraîne la déplétion des lymphocytes T régulateurs CD4+CD25+. La déplétion est augmentée par la construction 14D5-dimHLE alors que 13A7-IgG1LSF protège de la déplétion induite par le NAD+. Dans la seconde partie du travail, nous avons évalué la capacité de constructions mono- ou bispécifiques à induire la déplétion cellulaire. Une injection de rAAV codant pour ces molécules biologiques permet d’obtenir une déplétion durable des cellules exprimant les cibles. Dans ce modèle d’étude, l’intensité de la déplétion cellulaire médiée par les constructions anti-P2X7 7E2-IgG2a et anti-ARTC2.2 s-14-IgG2a corrèle avec la densité antigénique à la surface des cellules cibles. Cependant l’épitope reconnu et la nature de la protéine cible semblent également influencer la déplétion cellulaire. La construction bispécifique S-14-7E2-IgG2a ne permet pas d’obtenir une déplétion sélective des lymphocytes T régulateurs CD4+CD25+ (exprimant fortement P2X7 et ARTC2.2) et le niveau de déplétion est inférieur à celui des constructions monospécifiques. La modification du fragment Fc ou la co-injection d’un anticorps monoclonal anti-CD47 n’ont pas permis d’augmenter le niveau de déplétion. L’injection de doses plus faibles de rAAV permet d’obtenir une déplétion plus sélective des cellules d’intérêt suggérant que l’affinité des nanobodies et la multiplicité de leurs cibles sont des critères importants à prendre en considération. Au total, l’ensemble de ces résultats suggère que les nanobodies constituent des molécules biologiques versatiles qui peuvent être utilisées sous des formes mono- ou multi-spécifiques, dans l’objectif de moduler l’activité de leurs cibles, ou de dépléter les cellules qui les portent, ouvrant la voie à de multiples applications thérapeutiques.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04200129 , version 1 (08-09-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04200129 , version 1

Citer

Henri Gondé. Évaluation in vivo de molécules biologiques mono ou bi-spécifiques dérivées des anticorps monocaténaires de lama (nanobodies) : étude portant sur leurs capacités à moduler les activités biologiques ou à induire la déplétion cellulaire. Médecine humaine et pathologie. Normandie Université, 2023. Français. ⟨NNT : 2023NORMR024⟩. ⟨tel-04200129⟩
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