糖苷内切酶Endo S和Endo S2的作用原理及在ADC和临床中的应用
2026-06-22 来源:本站 点击次数:22糖苷内切酶Endo S和Endo S2源于化脓性链球菌，是能够高效、特异性水解IgG抗体Fc段Asn297位点N-连接糖链的工具酶。
两者在生物医药领域发挥着多重角色：既作为抗体药物关键质量属性分析的核心工具，也是新一代定点偶联ADC（抗体-药物偶联物）生产工艺中的“分子剪刀”，同时在自身免疫疾病治疗方面展现出临床转化潜力。
Endo S和Endo S2的起源颇具戏剧性。它们并非科学家为实验室应用而设计，而是化脓性链球菌在长期进化过程中获得的免疫逃逸“武器”。当这种细菌感染人体后，会分泌EndoS和Endo S2，精准水解人体IgG抗体Fc段Asn297位点上的N-聚糖，使抗体丧失与Fcγ受体结合的能力，从而无法有效招募免疫细胞来清除细菌。大自然将IgG抗体的功能开关设计在了它的糖链上，而链球菌恰好找到了这把“钥匙”。
在抗体药物的研发与质量控制中，Fc段N-糖基化修饰是影响药物安全性和有效性的关键质量属性之一。核心岩藻糖的水平直接决定了抗体依赖的细胞介导的细胞毒性作用（ADCC）效应强度——去岩藻糖基化能显著增强ADCC，而高甘露糖型则会加速药物在体内的清除。监管机构要求对抗体药物的岩藻糖基化和高甘露糖水平进行定量测定。正是这一质控需求，将Endo S和Endo S2推向了工业界的前沿。
在质谱分析工作流程中，Endo S/S2通常用于“Middle-up”分析策略的第一步。对完整抗体进行EndoS/S2处理后，仅保留一个GlcNAc残基（可含岩藻糖）在Fc段上，大幅简化了质谱图谱，使得分析者能够快速识别岩藻糖基化和高甘露糖型水平。在更全面的抗体表征方案中，EndoS2也被用于制备去糖基化的亚基样品，以配合IdeS蛋白酶解和还原处理，实现从完整蛋白到亚基再到肽段的多层级分析。
Endo S与PNGase F的对比也值得注意。PNGase F能够切割几乎所有的N-连接糖链，但其在天然条件下消化效率不高；Endo S在天然条件下对鼠源单克隆IgG可完全去除糖基，而PNGase F则无法实现完全消化。此外，PNGase F将整个糖链从天冬酰胺上切下，使糖链完整释放；而Endo S/S2仅切割壳二糖核心内部的糖苷键，在蛋白质上留下一个GlcNAc残基。这一差异决定了二者的应用场景：前者适合完整的糖组学分析，后者适合质谱定量和糖工程改造。
如果说在分析表征领域Endo S/S2是“剪刀”，那么在ADC领域，它们已成为同时具备“剪与接”双重功能的“分子工匠”。
路径一：野生型Endo S/S2 + 特定聚糖噁唑啉（传统“一锅”策略）
研究发现，野生型Endo S虽能高效水解IgG Fc上不均一的复杂型N-聚糖，但当以高甘露糖型或杂合型聚糖噁唑啉作为糖基供体时，Endo S能直接用于转糖基化，且几乎不水解产物。基于这一独特的底物特异性差异，可在同一反应体系中先后完成去糖基化和转糖基化，无需分离去糖基化中间体或更换酶。
类似地，野生型Endo S2也被报道可将二糖LacNAc噁唑啉直接组装到抗体上，且Endo S2对LacNAc修饰后的抗体丧失水解活性，从而实现野生型抗体的“一步”糖基化改造。
路径二：野生型Endo S2 + 双糖底物（“单酶一步”ADC构建）
在ADC开发领域，这一策略已从实验室走向产业化应用。“单酶一步法”：直接使用野生型Endo S2，将连接有效载荷的双糖噁唑啉底物一步偶联到抗体上，极大简化了工艺步骤，无需预先引入叠氮基团或进行后续点击化学反应。
此外，齐鲁制药也已报道了“一酶一步法”合成ADC——直接将具有糖基转移活性的糖苷内切酶与二糖‑linker‑drug共同孵育，一步得到目标ADC，且对MMAE、EXD等多种毒素均适用。类似地，中科院上海药物所报道了基于LacNAc-VC-PAB-MMAE复合物，在Endo-S2催化下直接实现MMAE连接至抗体糖基化位点的“一步”均一性ADC制备。
从链球菌的免疫逃逸武器，到抗体药物分析表征的核心工具，再到新一代定点偶联ADC工艺的“魔法剪刀”——Endo S和Endo S2完成了从自然演化的工具到人类生物技术工具的华丽转型。Endo S凭借其对复杂型糖链的高度专一性，成为岩藻糖基化定量分析的“金标准”；Endo S2则以其更广的底物适应性，在糖组学全覆盖分析和ADC糖工程领域展现出不可替代的价值。随着信达生物等药企对糖基定点偶联技术的深入布局，以及糖合酶突变体技术的持续迭代，Endo S/S2的应用边界仍在持续扩展。对于从事抗体药物研发和生物分析的科研工作者而言，掌握这两种酶的特性和选型策略，无疑将为实验设计和工艺开发增添一组得心应手的工具。