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Creation of Next Generation Antibody Drug Conjugate Therapeutics for Advanced Cancer

Research Project

Project/Area Number 21H02779
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 50020:Tumor diagnostics and therapeutics-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

Sugiyama Akira  東京大学, アイソトープ総合センター, 助教 (40562715)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 田中 十志也  東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任教授 (20396930)
坂田 樹理  東北大学, 薬学研究科, 助教 (20772700)
巽 俊文  東京大学, アイソトープ総合センター, 特任助教 (80868232)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Keywordsドラッグデリバリー / VHH抗体 / 光増感剤 / デュオカルマイシン / 巻き戻し / 抗体ミメティクス / affibody / Cupid-Psyche / Affibody / Nanobody / VHH / Ax-SiPc / duocarmycin SA / DNAアルキル化剤 / antibody drug conjugate / duocarmycin / Yatakemycin / nanobody / duocarmyucin / antibody mimetics / single domain antibody / Cupid / Psyche / antibody mimetic / Silicon Phthalocyanine / photosensitizer / Axially Substituted / HER2 / Antibody Drug Conjugate
Outline of Research at the Start

再発や転移を伴い体内に広がった進行がんに対する副作用の少ない治療薬開発は、 がん研究における最大の目標である。がん細胞は複数の変異をもった細胞が集まっており、 複合的な標的に最適な作用機序をもつ治療薬を届ける基本技術が必要である。
本研究では、高殺細胞活性を目的部位まで運び、その目的部位で活性化する薬物送達系の最適化を行い高い治療指数(therapeutic index)を達成し、その効果を複数のがんへ適応する ことを目的とする。これにより希少がんや従来根治が困難と考えられてきた進行がんに対して高い治療効果を少ない副作用を両立した治療法を確立する。

Outline of Final Research Achievements

We established a method for producing a fusion protein of anti-HER2 affibody and modified streptavidin (Cupid) and demonstrated that the drug could be delivered to HER2-positive cells using the photosensitizer Psyche Ax-SiPc as payload, with concentration- and light-radiation dependent cytotoxicity and therapeutic effects in animal models.
Next, we established a method to produce a fusion protein of anti-HER2 VHH antibody and modified streptavidin (Cupid), which can deliver drugs to HER2-positive cells as a payload of Duocarmycin-Psyche, an anti-cancer drug. We demonstrated its cytotoxic effect at the cellular level and its therapeutic effect by internalization of the drug into the cells. The cytotoxic effect of Duocarmycin-Psyche was demonstrated at the cellular level, and the therapeutic effect was demonstrated at the animal level.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

計算機の進歩により、VHH抗体やaffibodyなどの分子量の小さなタンパク質バインダーの計算設計が可能となってきた。本研究成果により、今後、計算設計されたタンパク質バインダーについて各種ペイロードを用い迅速に評価できることが可能であることが示された。
また、多種の標的に対し多種のペイロードを送達できるシステムは、今後の精密医療の社会実装にとって重要な役割を果たすと考えられる。また、精密医療が医療経済に大きな影響を与えるのと同様にCupid-Psycheシステムの社会実装も医療経済に大きな影響を与えると考えられる。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Journal Article] Antibody-mimetic drug conjugate with efficient internalization activity using anti-HER2 VHH and duocarmycin2024

    • Author(s)
      Sakata Juri、Tatsumi Toshifumi、Sugiyama Akira, et al.
    • Journal Title

      Protein Expression and Purification

      Volume: 214 Pages: 106375-106375

    • DOI

      10.1016/j.pep.2023.106375

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Pathological complete remission of relapsed tumor by photo‐activating antibody-mimetic drug conjugate treatment2022

    • Author(s)
      Kaneko Yudai、Yamatsugu Kenzo、Yamashita Takefumi、Takahashi Kazuki、Tanaka Toshiya、Aki Sho、Tatsumi Toshifumi、Kawamura Takeshi、Miura Mai、Ishii Masazumi、Ohkubo Kei、Osawa Tsuyoshi、Kodama Tatsuhiko、Ishikawa Shumpei、Tsukagoshi Masanobu、Chansler Michael、Sugiyama Akira、Kanai Motomu、Katoh Hiroto
    • Journal Title

      Cancer Science

      Volume: 113 Issue: 12 Pages: 4350-4362

    • DOI

      10.1111/cas.15565

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Antibody mimetic drug conjugate manufactured by high-yield Escherichia coli expression and non-covalent binding system2022

    • Author(s)
      Yamatsugu Kenzo、Katoh Hiroto、Yamashita Takefumi、Takahashi Kazuki、Aki Sho、Tatsumi Toshifumi、Kaneko Yudai、Kawamura Takeshi、Miura Mai、Ishii Masazumi、Ohkubo Kei、Osawa Tsuyoshi、Kodama Tatsuhiko、Ishikawa Shumpei、Kanai Motomu、Sugiyama Akira
    • Journal Title

      Protein Expression and Purification

      Volume: 192 Pages: 106043-106043

    • DOI

      10.1016/j.pep.2021.106043

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Antibody Mimetic Drug Conjugateによるがん治療法開発2023

    • Author(s)
      坂田 樹理、巽 俊文、金井求、児玉龍彦、徳山英利、山次健三、杉山 暁
    • Organizer
      日本抗体学会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 改変ストレプトアビジン-イミノビオチンを用いた抗体ミメティクス薬物複合体と近赤外治療法への展開2022

    • Author(s)
      山次健三、高橋和希、加藤洋人、山下雄史、安藝翔、 巽俊文、 金子雄大、川村猛、三浦麻衣、 石井正純、 大久保敬、 大澤 毅、 児玉龍彦、 石川俊平、杉山 暁 、金井求
    • Organizer
      日本ケミカルバイオロジー学会 第16回年会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 改変ストレプトアビジン-イミノビオチンを用いた抗体ミメティクス薬物複合体と近赤外治療法への展開2022

    • Author(s)
      山次健三、高橋和希、加藤洋人、山下雄史、安藝翔、 巽俊文、 金子雄大、川村猛、三浦麻衣、 石井正純、 大久保敬、 大澤 毅、 児玉龍彦、 石川俊平、杉山 暁 、金井求
    • Organizer
      第39回メディシナルケミストリーシンポジウム
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 改変ストレプトアビジン―イミノビオチン薬物送達システムを用いた近赤外治療法の開発(Near-infrared Phototherapy Using Modified Streptavidin-iminobiotin drug delivery system.)2022

    • Author(s)
      山次 健三, 加藤 洋人, 山下 雄史,安藝 翔3, 巽 俊文, 高橋 和希, 金子雄大, 三浦 麻衣, 石井 正純, 大久保 敬, 大澤 毅, 児玉 龍彦, 石川俊平, 金井 求, 杉山 暁
    • Organizer
      日本薬学会第142回年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Targeted delivery of At-211 with low immunogenic mutant streptavidin-bisiminobiotin pre-targeting system2021

    • Author(s)
      Toshifumi Tatsumi, Kenzo Yamatsugu, Akira Sugiyama, Songji Zhao, Miho Aoki, Ken-ichi Nishijima, Naoyuki Ukon, Saki Shimoyama, Chengbo Tan, Fengying Gao, Taiki Joho, Noboru Oriuchi, Kazuhiro Takahashi, Motomu Kanai, Tatsuhiko Kodama, Kohshin Washiyama
    • Organizer
      Pacifichem 2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Targeted delivery of 211-At with low immunogenic mutant streptavidin-bisiminobiotin pre-targeting therapy2021

    • Author(s)
      Toshifumi Tatsumi, Kenzo Yamatsugu, Yohei Shimizu, Akira Sugiyama, Songji Zhao, Ken-ichi Nishijima, Naoyuki Ukon, Noboru Oriuchi, Kazuhiro Takahashi, Kohshin Washiyama, Tatsuhiko Kodama,Motomu Kanai
    • Organizer
      AIMECS 2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Patent(Industrial Property Rights)] VHH抗体とストレプトアビジン変異体との融合タンパク質2023

    • Inventor(s)
      杉山 暁、田中 十志也、児玉 龍彦、その他
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人東京大学、国立大学法人東北大学、その他
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2023-053049
    • Filing Date
      2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Overseas

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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