ルール抽出の指向的進化サイクルによるがん治療低分子抗体の創出

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16J04866
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 杉山 在生人 東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2016-04-22 – 2018-03-31
• Keywords: 蛋白質工学 / 抗体工学 / スクリーニング / 進化工学的手法 / がん治療 / 二重特異性抗体

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、高い薬効を有するがん治療抗体を効率的、かつ確実に取得する手法を開発し、薬効発現の必要条件を抽出しながら高薬効抗体を設計していく方法論の提案を目標としている。本年度は、これまでの研究により確立した利便性の高い低分子抗体スクリーニング系にファージ提示法を使った進化工学的手法を組み合わせることで従来手法よりも高い効率で有望クローンを取得することに成功した(1)．また，低分子抗体であるディアボディのリンパ球活性化度を評価する手法の確立に成功し，かつ，標的分子に対する結合活性，および細胞傷害活性とリンパ球活性化能力に相関があることを見出した(2)．

具体的には，1. Her2に対する結合性抗体をM13ファージウイルスに提示させ，バイオパニングによって取得することに成功した．本バイオパニングには，昨年度作製した乳癌等で過剰発現が認められるHER2の細胞外領域の全長、細胞外領域の１ドメイン、ペプチド鎖のサイズの異なる各HER2断片を標的分子として利用した．実際に取得した結合性抗体はHer2特異的に結合することがわかった．さらに取得されたHer2結合性抗体とがん細胞に過剰発現するEGFRに対する結合性抗体から二重特異性抗体を構築し，大腸菌にて発現，精製したところ，この二重特異性抗体はHer2陽性細胞に対して高い細胞傷害活性を示し，その有効性を証明することができた．
2.ディアボディは結合価数が１であるため，がん細胞の非存在下ではリンパ球を活性化せず，がん細胞とリンパ球がいずれも存在するときのみディアボディのリンパ球活性化能が発現することがわかった．また，リンパ球に対する結合活性が向上してもディアボディのリンパ球活性化能には寄与しなかったのに対し，がん細胞に対する結合活性の向上はリンパ球活性化能を向上させることが明らかになった．

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] High-throughput cytotoxic and antigen-binding assay for screening small bispecific antibodies without purification process (2018)
  • Author(s): ○Sugiyama A., Umetsu M., Nakazawa H., Niide N., Asano R., Hattori T. & Kumagai I.,
  • Journal Title: Journal of Bioscience and Biotechnology Volume: 17 Pages: 31237-31239
  • DOI: doi: 10.1016/j.jbiosc.2018.02.007.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 高薬効な二重特異性抗体スクリーニングの高度化を目指したリンパ球活性化能の評価系検討 (2017)
  • Author(s): ○杉山在生人, 梅津光央, 中澤光, 熊谷泉
  • Organizer: 第17回日本蛋白質科学会年会
• [Presentation] What are the Rules for Designing Small Antibodies with High Cytotoxicity (2017)
  • Author(s): ○Aruto Sugiyama, Mitsuo Umetsu, Hikaru Nakazawa, Ryutaro Asano, Teppei Niide and Izumi Kumagai
  • Organizer: ACB 2017 (The 13th Asian Congress on Biotechnology 2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] high-throughput method screening of small bispecific antibody for cancer therapy (2017)
  • Author(s): ○Aruto Sugiyama, Mitsuo Umetsu, Hikaru Nakazawa, Ryutaro Asano, Teppei Niide and Izumi Kumagai
  • Organizer: ICONAN (International Conference on Nanomedicine and Nanobiotechnology)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Can all Bispecific Antibodies Activate T-lymphocyte (2017)
  • Author(s): ○Aruto Sugiyama, Manon Wayere, Hikaru Nakazawa, Mitsuo Umetsu and Izumi Kumagai
  • Organizer: IMETI (The Sixth International Multi-Conference on Engineering and Technology Innovation 2017)
  • Int'l Joint Research
• [Patent(Industrial Property Rights)] 抗体断片及び該抗体を含む二重特異性抗体 (2018)
  • Inventor(s): 梅津光央,杉山在生人,中澤光,二井手哲平,岸本英博,村上明一
  • Industrial Property Rights Holder: 梅津光央,杉山在生人,中澤光,二井手哲平,岸本英博,村上明一
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 特願2018-75339
• [Patent(Industrial Property Rights)] がん治療を目的とした二重特異性抗体の製造方法 (2017)
  • Inventor(s): 中村泰之,藍川晋平,近藤昭彦,梅津光央,中澤光,杉山 在生人ほか
  • Industrial Property Rights Holder: 中村泰之,藍川晋平,近藤昭彦,梅津光央,中澤光,杉山 在生人ほか
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 特願2017-237252