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An Immune-Stimulatory Helix-Loop-Helix Peptide: Selective Inhibition of CTLA-4-B7 Interaction.
ACS Chemical Biology ( IF 3.5 ) Pub Date : 2020-01-08 , DOI: 10.1021/acschembio.9b00743 Tharanga M R Ramanayake Mudiyanselage 1 , Masataka Michigami 2 , Zhengmao Ye 2 , Atsuko Uyeda 3 , Norimitsu Inoue 4 , Kikuya Sugiura 1 , Ikuo Fujii 2 , Daisuke Fujiwara 2
ACS Chemical Biology ( IF 3.5 ) Pub Date : 2020-01-08 , DOI: 10.1021/acschembio.9b00743 Tharanga M R Ramanayake Mudiyanselage 1 , Masataka Michigami 2 , Zhengmao Ye 2 , Atsuko Uyeda 3 , Norimitsu Inoue 4 , Kikuya Sugiura 1 , Ikuo Fujii 2 , Daisuke Fujiwara 2
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Molecular-targeting peptides and mini-proteins are promising alternatives to antibodies in a wide range of applications in bioscience and medicine. We have developed a helix-loop-helix (HLH) peptide as an alternative to antibodies to inhibit specific protein interactions. Cytotoxic T lymphocyte antigen-4 (CTLA-4) downregulates immune responses of cytotoxic T-cells by interaction with B7-1, a co-stimulatory molecule expressed on antigen presenting cells (APCs). To induce immune stimulatory activity, we used directed evolution methods to generate a HLH peptide that binds to CTLA-4, inhibiting the CTLA-4-B7-1 interaction and inducing immune stimulatory activity. Yeast-displayed libraries of HLH peptides were constructed and screened against CTLA-4 and identified the binding peptide Y-2, which exhibits a moderate affinity. The affinity of Y-2 was improved by in vitro affinity maturation to afford a stronger binder, ERY2-4. Peptide ERY2-4 specifically bound to CTLA-4 with a KD of 196.8 ± 2.3 nM, comparable to the affinity of the CTLA-4-B7-1 interaction. Furthermore, ERY2-4 inhibited the CTLA-4-B7-1 interaction with an IC50 of 1.1 ± 0.03 μM and blocked the interaction between CTLA-4 and dendritic cells (DCs) presenting B7 on their surface. Importantly, ERY2-4 showed no cross-reactivity against CD28, suggesting it does not suppress T-cell activation. Finally, in a mixed lymphocyte reaction assay with DCs and T cells, ERY2-4 enhanced an allogeneic lymphocyte response. Since CTLA-4 is a critical immune checkpoint for restricting the cancer immune response, this inhibitory HLH peptide represents a new class of drug candidates for immunotherapy.
中文翻译：
免疫刺激的螺旋环螺旋肽：CTLA-4-B7相互作用的选择性抑制。
在生物科学和医学领域的广泛应用中，分子靶向肽和微型蛋白是抗体的有希望的替代品。我们已经开发了螺旋-环-螺旋（HLH）肽作为抗体的替代品，以抑制特定的蛋白质相互作用。细胞毒性T淋巴细胞抗原4（CTLA-4）通过与B7-1相互作用而下调细胞毒性T细胞的免疫反应，B7-1是在抗原呈递细胞（APC）上表达的一种共刺激分子。为了诱导免疫刺激活性，我们使用了定向进化方法来生成与CTLA-4结合，抑制CTLA-4-B7-1相互作用并诱导免疫刺激活性的HLH肽。构建了酵母展示的HLH肽文库，并针对CTLA-4进行了筛选，并鉴定了具有中等亲和力的结合肽Y-2。Y-2的亲和力通过体外亲和力成熟得到改善，从而提供了更强的结合基ERY2-4。肽ERY2-4与CTLA-4特异性结合，其KD为196.8±2.3 nM，与CTLA-4-B7-1相互作用的亲和力相当。此外，ERY2-4以1.1±0.03μM的IC50抑制CTLA-4-B7-1相互作用，并阻止CTLA-4与在其表面呈递B7的树突状细胞（DC）之间的相互作用。重要的是，ERY2-4对CD28没有交叉反应，表明它不抑制T细胞活化。最后，在具有DC和T细胞的混合淋巴细胞反应测定中，ERY2-4增强了同种异体淋巴细胞反应。由于CTLA-4是限制癌症免疫反应的关键免疫检查点，因此这种抑制性HLH肽代表了一类用于免疫治疗的新型药物。
更新日期：2020-01-08
中文翻译：
免疫刺激的螺旋环螺旋肽：CTLA-4-B7相互作用的选择性抑制。
在生物科学和医学领域的广泛应用中，分子靶向肽和微型蛋白是抗体的有希望的替代品。我们已经开发了螺旋-环-螺旋（HLH）肽作为抗体的替代品，以抑制特定的蛋白质相互作用。细胞毒性T淋巴细胞抗原4（CTLA-4）通过与B7-1相互作用而下调细胞毒性T细胞的免疫反应，B7-1是在抗原呈递细胞（APC）上表达的一种共刺激分子。为了诱导免疫刺激活性，我们使用了定向进化方法来生成与CTLA-4结合，抑制CTLA-4-B7-1相互作用并诱导免疫刺激活性的HLH肽。构建了酵母展示的HLH肽文库，并针对CTLA-4进行了筛选，并鉴定了具有中等亲和力的结合肽Y-2。Y-2的亲和力通过体外亲和力成熟得到改善，从而提供了更强的结合基ERY2-4。肽ERY2-4与CTLA-4特异性结合，其KD为196.8±2.3 nM，与CTLA-4-B7-1相互作用的亲和力相当。此外，ERY2-4以1.1±0.03μM的IC50抑制CTLA-4-B7-1相互作用，并阻止CTLA-4与在其表面呈递B7的树突状细胞（DC）之间的相互作用。重要的是，ERY2-4对CD28没有交叉反应，表明它不抑制T细胞活化。最后，在具有DC和T细胞的混合淋巴细胞反应测定中，ERY2-4增强了同种异体淋巴细胞反应。由于CTLA-4是限制癌症免疫反应的关键免疫检查点，因此这种抑制性HLH肽代表了一类用于免疫治疗的新型药物。
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