Affinity Maturation of Antibodies Against Osteoclast-associated Immunoglobulin-like Receptor by Phage Display

Abstract

Osteoclast-associated immunoglobulin-like receptor (OSCAR) is an important costimulatory receptor for osteoclast differentiation through activation of nuclear factor-activated T cells c1 (NFATc1). In human disease, OSCAR expression has been associated with both bone loss and inflammation such as osteoporosis and rheumatoid arthritis. Our laboratory has previously found human monoclonal antibodies that specifically bind to OSCAR and neutralize its activity. In this study, I aimed to make higher affinity human monoclonal antibodies against OSCAR by phage display. Phage display is a screening technique using phage libraries presenting peptides on the surface of phage capsids, and has been used for identification as well as affinity maturation of target-specific antibodies. I constructed light-chain shuffled or CDR-H3-randomized variant libraries of the parental anti-OSCAR scFv antibodies. Several different clones targeting OSCAR were selected through phage display bio-panning and enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). They were reformatted and expressed in mammalian cells to produce anti-OSCAR IgG. Affinity was measured by serial dilution ELISA and bio-layer interferometry (BLI), and up to ~100-fold improvement in dissociation constant was observed. Additionally, inhibitory activity of anti-OSCAR antibodies was examined in competitive binding assay by ELISA. The affinity-matured antibodies can be potential candidates for therapeutics development targeting OSCAR.;OSCAR(Osteoclast-associated immunoglobulin-like receptor)는 NFATc1(Nuclear factor-activated T cells c1)의 활성화를 통한 파골세포 분화에서의 중요한 공동 자극 수용체이다. 인간의 질환에서 OSCAR의 발현은 골다공증 및 류마티스 관절염과 같은 골 손실 및 염증 모두와 관련이 되어있다. 우리는 이전에 OSCAR에 특이적으로 결합하여 그 활성을 중화시키는 인간 단일클론 항체를 찾아냈다. 본 연구에서는, 파지 디스플레이(Phage display)를 이용하여 OSCAR에 높은 친화력을 가진 인간 단일 클론 항체를 얻었다. 파지 디스플레이는 파지 캡시드의 표면에 펩티드가 표지된 파지 라이브러리를 사용하는 스크리닝 기술이며, 표적에 특이적인 항체의 친화도 성숙(affinity maturation)뿐만 아니라 표적 특이적 항체의 동정에도 사용되어 왔다. 친화도 성숙을 위하여 모체가 되는 항-OSCAR scFv 항체의 경쇄 셔플링 또는 CDR-H3가 랜덤화된 변이라이브러리를 구축하였다. OSCAR을 표적으로 하는 여러 클론을 파지 디스플레이 바이오패닝 및 ELISA을 통해 선택하였다. 이들은 항-OSCAR IgG를 생성하기 위해 재포맷되었고, 포유동물 세포에서 발현되었다. 친화도는 serial dilution ELISA 및 BLI에 의해 측정되었고, 해리 상수에서 ~100배까지의 개선이 관찰되었다. 또한, 항-OSCAR 항체의 억제 활성을 ELISA에 의한 경쟁적 결합 분석을 통하여 조사하였다. 친화도가 성숙된 항체는 OSCAR을 표적으로 하는 치료제 개발을 위한 잠재적인 후보항체가 될 수 있다.