Un système de sélection à haut débit pour quantifier la spécificité des anticorps

A high-throughput selection system to quantify the specificity of antibodies

• Auteur / Autrice : Mégane Boulas
• Direction : Clément Nizak, Olivier Rivoire
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences du vivant appliquées, biotechnologie et ingénierie des biosystèmes moléculaires
• Date : Soutenance le 14/12/2021
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Frontières de l'innovation en recherche et éducation (Paris ; 2006-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Interdisciplinaire de Recherche en Biologie (Paris ; 2011-....)
• Jury : Président / Présidente : Sébastien Lacroix-Desmazes
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sébastien Lacroix-Desmazes, Agathe Urvoas, Philipp Bücher, Hervé Nozach
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Agathe Urvoas, Philipp Bücher

Mots clés

Mots clés contrôlés

Séquençage nucléotidique à haut débit

Technique SELEX

Spécificité des anticorps

Séquençage à haut débit

Méthode SELEX

Anticorps

Mots clés libres

Anticorps

Spécificité

SELEX

Séquençage à haut-débit

Antibody

Specificity

SELEX

High-throughput sequencing

Résumé

Le phénotype des protéines est caractérisé par certaines propriétés fonctionnelles, telles que l'affinité et la spécificité pour une cible donnée dans le cas des anticorps. Cependant, comprendre comment sont reliées ces propriétés demeure un défi. De manière à y répondre, il s'agit de mettre au point une méthode visant, en particulier, à mesurer la spécificité. Ici, nous proposons un procédé expérimental in vitro ainsi qu'une approche statistique permettant une quantification systématique de la spécificité des protéines. Nous avons mis au point une banque de molécules d'ADN (utilisées comme cibles) que nous avons sélectionnée par SELEX contre un ensemble d'anticorps recombinants (dont la structure est issue d'anticorps naturels). Nous proposons une métrique de la spécificité globale (en estimant l'affinité moyenne des anticorps pour la banque d'ADN) ainsi que de la spécificité locale (en mesurant la diversité des séquences d'ADN sélectionnées par les anticorps). Nous avons par ailleurs optimisé le protocole de sélection dans le but d'obtenir une quantification robuste et à haut-débit de l'affinité et de la spécificité. Ces résultats ouvrent la voie vers une étude systématique de la relation entre affinité et spécificité.

Proteins are phenotypically characterized by their functional properties, e.g. binding affinity and specificity for a target molecule in the case of antibodies. Understanding whether and how much these properties are linked has remained largely elusive so far. Addressing this question relies on our capacity to quantify binding specificity, which stands as a challenge. We developed an in vitro experimental setup combined with a statistical analysis pipeline to systematically quantify the binding specificity of proteins. In particular, we designed a library of random DNA molecules acting as targets and screened them using SELEX against a pool of recombinant antibodies with frameworks taken from natural antibodies. We found that we could assess global specificity (by estimating the average affinity of antibodies for the DNA library) as well as local specificity (by measuring the diversity of DNA sequences bound by the antibodies). We showed that selection experiments can be optimized in order to provide a robust quantification of affinity and specificity in a high throughput fashion. These results pave the way for a systematic mapping of the relationship between affinity and specificity.