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Development of novel monoclonal antibody creation system using AI and single cell technoogy

Research Project

Project/Area Number 19H02523
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 27040:Biofunction and bioprocess engineering-related
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

NAKANO Hideo  名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (00237348)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) ダムナニョヴィッチ ヤスミナ  名古屋大学, 生命農学研究科, 講師 (00754673)
兒島 孝明  名城大学, 農学部, 准教授 (40509080)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2019: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000)
Keywordsmonoclonal antibody / human antibody / rabbit antibody / GPCR / single B cell / epitope mapping / bioinformatics / エピトープマッピング / 抗体 / バイオインフォマティクス / ヒトモノクローナル抗体 / ウサギモノクローナル抗体 / 無細胞タンパク質合成系 / 機械学習 / 膜タンパク質 / SARS-Cov-2 / モノクローナル抗体 / X線結晶構造解析 / 麹菌
Outline of Research at the Start

請者らが開発した、無細胞タンパク質合成系を用いてB細胞1個から迅速にモノクローナル抗体(Mab)を合成・選別できるEcobody技術を用い、ハイブリドーマ法等の既存の方法では取得が困難な膜タンパク質の立体構造を認識するMabをスクリーニング技術を開発する。さらに得られた多数の配列と抗原との親和性および細胞傷害活性とのデータを利用して、インフォマティクス解析と立体構造解析を行い、優れた抗体分子の創生スキームを構築する。

Outline of Final Research Achievements

We have developed and implemented a technology called Ecobody, which can rapidly synthesize and select monoclonal antibodies (Mab) from a single B cell using a cell-free protein synthesis system. Using technologies such as DNA immunization, we have successfully produced rabbit monoclonal antibodies that recognize membrane proteins, which are difficult to obtain with existing methods like the hybridoma technique. We have also succeeded in establishing detection kit for swine influenza virus and in obtaining anti-SARS-Cov2 human monoclonal antibodies from the blood of COVID-19 patients, and partially characterized their properties. In addition, we have analyzed the relations between the affinity and antibody sequences obtained antibody sequences to make better antibodies. Moreover, using bioinformatics, they have developed a method to determine antibody epitopes quickly and inexpensively.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

我々を病原菌やウイルスから守り、がんや自己免疫疾患とも関係している抗体分子は、医薬や検査薬としても大変有用な分子である。またそのターゲット分子の中でGPCR受容体分子は、生命現象の理解や創薬において重要な分子群である。本研究において、このGPCR受容体に対する抗体分子の画期的な取得方法やそのエピトープ解析方法の開発等に成功しており、バイオテクノロジーだけでなく医学領域研究分野への応用を通じ、人々の健康的生活向上に貢献できる。

Report

(5 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (27 results)

All 2023 2022 2021 2020 2019 Other

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results) Presentation (23 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 4 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Development of robust and rapid monoclonal antibody screening technology using cell-free protein synthesis2021

    • Author(s)
      加藤 晃代、中野 秀雄、兒島 孝明、永井 里美
    • Journal Title

      Seibutsu-kogaku Kaishi

      Volume: 99 Issue: 2 Pages: 62-67

    • DOI

      10.34565/seibutsukogaku.99.2_62

    • NAID

      130007990763

    • ISSN
      0919-3758, 2435-8630
    • Year and Date
      2021-02-25
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Journal Article] Development of a Dual Monoclonal Antibody Sandwich Enzyme-Linked Immunosorbent Assay for the Detection of Swine Influenza Virus Using Rabbit Monoclonal Antibody by Ecobody Technology2020

    • Author(s)
      Daorung Sila-On , Phornnaphat Chertchinnapa , Yusuke Shinkai , Takaaki Kojima, Hideo Nakano
    • Journal Title

      J Biosci Bioeng

      Volume: - Issue: 2 Pages: 217-225

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2020.03.003

    • NAID

      40022324765

    • Related Report
      2020 Annual Research Report 2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Increasing cell‐free gene expression yields from linear templates in Escherichia coli and Vibrio natriegens extracts by using DNA‐binding proteins2020

    • Author(s)
      Zhu Bo、Gan Rui、Cabezas Maria D.、Kojima Takaaki、Nicol Robert、Jewett Michael C.、Nakano Hideo
    • Journal Title

      Biotechnology and Bioengineering

      Volume: 117 Issue: 12 Pages: 3849-3857

    • DOI

      10.1002/bit.27538

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] PUREリボソームディスプレイとNGSにより無細胞合成Fab抗体のエピトープマッピング、2023

    • Author(s)
      Jia Beixi、加藤晃代、中野秀雄
    • Organizer
      化学工学会第88年会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] SARS-CoV-2に対する新規モノクローナル抗体獲得プラットフォームの開発2023

    • Author(s)
      木原もなみ、・ダッファ ショーン アディネゴロ、石井 誠、長谷 哲成、上田 宏、中野 秀雄
    • Organizer
      化学工学会第88年会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] High-throughput screening system of monoclonal antibody from single rabbit and human B cells by cell-free protein synthesis system,2022

    • Author(s)
      Hideo NAKANO:
    • Organizer
      The Korean Society for Biotechnology and Bioengineering Spring Meeting and International Symposium
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 無細胞タンパク質合成系を用いたCOVID-19感染患者由来単一B細胞からの抗SARS-CoV-2 Spikeヒトモノクローナル抗体取得と性質決定2022

    • Author(s)
      中野秀雄、木原もなみ、加藤晃代、兒島孝明、上田宏、長谷哲成、石井誠:
    • Organizer
      化学工学会2022年秋季大会 バイオ部会シンポジウム「ポストコロナに向けた生物化学工学]
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] リボソームディスプレイとNGSによるむ細胞系で合成したFabのエピトープマッピング2022

    • Author(s)
      Jia BEIXI, 兒島孝明,加藤晃代、中野秀雄
    • Organizer
      ,日本農芸化学会 中部支部 第193回例会,
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Rapid Screening of Monoclonal Antibodies against G Proteincoupled Receptor: Case Studies with Kisspeptin Receptor (GPR54),2022

    • Author(s)
      Daffa Sean Adinegoro, Hideo Nakano
    • Organizer
      15th Asian Congress on Biotechnology in conjunction with 7th International Symposium on Biomedical Engineering, Bali, Indonesia,
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 大腸菌再構成無細胞タンパク質合成系を用いたリボソームディスプレイによる抗体親和性成熟技術に関する研究2022

    • Author(s)
      奥田理央、伊藤玲奈、兒島孝明、加藤晃代、中野秀雄:
    • Organizer
      日本農芸化学会 中部支部 第193回例会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Applications of cell-free protein synthesis for generation and characterization of monoclonal antibody: versatile tool of nanomedicine,2022

    • Author(s)
      Hideo NAKANO ,Teruyo OJIMA-KATO:
    • Organizer
      第74回日本生物工学会年会 KSBB-BEST-SBJ Joint Symposium Current Advances in Nanobiotechnology and Nanomedicine,
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 無細胞タンパク質合成系を用いたCOVID-19感染患者由来単一B細胞からの抗SARS-CoV-2 Spikeヒトモノクローナル抗体の取得2022

    • Author(s)
      木原もなみ,兒島孝明,長谷哲成,上田宏,中野秀雄
    • Organizer
      日本農芸化学会2022年度大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 抗体エンジニアリングのためのバイオインフォマティクス2022

    • Author(s)
      山本秀男,中野秀雄,兒島孝明,上田宏
    • Organizer
      日本農芸化学会2022年度大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of a method for obtaining rabbit monoclonal antibodies using DNA immunization2021

    • Author(s)
      Monami KIHARA, Daffa Sean ADINEGORO, Takaaki KOJIMA, Hideo NAKANO
    • Organizer
      2021 Sakura-Bio Meeting
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 腸内細菌結合抗体の探索.2021

    • Author(s)
      川喜田樹、金子将太、兒島孝明、鈴木徹、中野秀雄
    • Organizer
      日本農芸化学会 中部支部第190回支部例会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 抗HTLV-1ヒトモノクローナル抗体のHTLV-1感染者血液からの探索2021

    • Author(s)
      岡澤歩夢, 木原もなみ, 田中勇悦, 福島卓也, 兒島孝明, 中野秀雄
    • Organizer
      第73回日本生物工学会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 大腸菌再構成無細胞タンパク質合成系を用いたリボソームディスプレイによる抗体親和成熟技術の開発2021

    • Author(s)
      奥田理央, 伊藤玲奈, 兒島孝明, 中野秀雄
    • Organizer
      第73回日本生物工学会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] DNA免疫を用いたウサギモノクローナル抗体取得法の開発2021

    • Author(s)
      木原 もなみ, アディネゴロ ダッファ ショーン, 兒島 孝明, 長谷 哲成, 榎本 篤, 中野 秀雄
    • Organizer
      日本農芸化学会2021年度大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Rabbit Monoclonal Antibodies Screening Targeting Membrane Protein using Ecobody Technology2020

    • Author(s)
      ADINEGORO Daffa Sean, KOJIMA Takaaki, NAKANO Hideo
    • Organizer
      日本農芸化学会 中部支部第187回支部例会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 無細胞タンパク質合成系を用いたモノクローナル抗体ハイスループット スクリーニング技術の開発と社会実装.2020

    • Author(s)
      中野 秀雄
    • Organizer
      日本ビタミン学会第72回大会,
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      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] :無細胞タンパク質合成系を利用した迅速抗体スクリーニング技術開発とその実用化.2020

    • Author(s)
      加藤 晃代, 中野 秀雄, 兒島 孝明, 永井 里美
    • Organizer
      生物工学Webシンポジウム2020
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Development of Sandwich-ELISA using Rabbit Monoclonal Antibody (mAb) by Ecobody Technology2020

    • Author(s)
      Daorung SILA-ON, Phornnaphat CHERTCHINNAPA, Yusuke SHINKAI, Takaaki KOJIMA, Hideo NAKANO.
    • Organizer
      2020 Sakura-Bio online Meeting
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Rabbit monoclonal antibody against Epidermal Growth Factor receptor acquisition: Rapid screening by Ecobody technology.2020

    • Author(s)
      Phornnaphat CHERTCHINNAPA, Yusuke SHINKAI, Daorung SILA-ON, Takaaki KOJIMA, Hideo NAKANO.
    • Organizer
      2020 Sakura-Bio online Meeting,
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] モノクローナル抗体迅速探索プラットフォーム技術の社会実装2019

    • Author(s)
      中野 秀雄, 加藤 晃代, 大内 将司, 兒島 孝明
    • Organizer
      第71回日本生物工学会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 再構成型無細胞タンパク質合成系を用いた抗体-酵素融合タンパク質(Zipbodyzyme)の効率的合成2019

    • Author(s)
      伊藤 玲奈, Almasul Alfi, 加藤 晃代, 兒島 孝明, 中野 秀雄
    • Organizer
      第71回日本生物工学会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] The novel rabbit monoclonal antibody(mAb) against swine influenza virus (SIV) using Ecobody Technology2019

    • Author(s)
      Daorung SILA-ON, Yusuke SHINKAI, Takaaki KOJIMA and Hideo NAKANO:
    • Organizer
      日本農芸化学会 関西・中部支部2019年度合同神戸大会
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      2019 Annual Research Report
  • [Remarks] 名古屋大学院生命農学研究科 応用生命科学専攻 分 子 生 物 工 学 研 究 室

    • URL

      https://www.agr.nagoya-u.ac.jp/~molbiote/

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      2020 Annual Research Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

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