2018 Fiscal Year Annual Research Report
Systematic mutational analysis of a relationship between a protein's immunogenicity and aggregation tendency using Solubility Conttroling Peptide (SCP) tags
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18H02385
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
黒田 裕 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10312240)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 生物物理 / バイオインフォマティクス / バイオテクノロジー / 免疫原性 / ウイルスタンパク質 / デング / 溶解性制御タグ / 免疫増強 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、申請者が開発したタンパク質の溶解性制御ペプチドタグ（SCPタグ; 特許5273438；3～5残基の短い配列である)が抗原タンパク質の免疫原性を向上するという発見に基づく。研究では、抗原タンパク質の会合状態(「会合」及び「凝集」はタンパク質の不定形で可溶な会合体（又は凝集体）を指す)をはじめとする物理化学的性質（以下、物性）とその免疫原性との関係を系統的かつ定量的に解明し、その結果に基づいた免疫原性の新しい制御法を開発する。そのため、モデルタンパク質のデングウイルス由来の糖エンベロープタンパク質第3ドメイン（以下、ED3）又は牛膵臓トリプシン阻害タンパク質（BPTI変異体）の末端に3～5個の同一アミノ酸からなるSCPタグを付加することで可溶な凝集体（sub-visible aggregate）に可逆的に会合させ、形成された凝集体の物性を30種類以上のSCPタグに対して検証する。次に、SCPタグを付加したモデルタンパク質をマウスに皮下注射し、免疫応答の向上及び低下を全種類のSCPタグに対して検証する。
平成30年度には、SCPタグをBPTI変異体の末端に付加することで会合を制御することが可能であると示し、会合体形成の温度、濃度及びSCPタグ配列種の依存性を、分光学的な測定を用いて詳細に検証した。その結果、5残基のイソロイシンから成るSCPタグ（Ile-タグ）を付加することによりBPTI変異体の粒子半径3～4nmのsub-visible 会合体が形成されることを示した。さらに、マウスを用いた免疫応答の予備実験を実施したところ、BPTIを会合させるIle-タグが免疫原性を増強させることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究開始時には組み換えタンパク質の発現と精製に時間がかかり、計画がやや遅れ気味になった。また、平成30年10月、タンパク質精製に使用していた凍結乾燥機及び真空ポンプ装置に不測の故障が生じたため 、当装置の修理・調整が必要となり、 タンパク質精製の再開までに2ヶ月間を要した。しかしその後、実験設備がすべて揃い、タンパク質精製を順調に進めることができた。よって、平成30年度に予定していたタンパク質凝集の分光学的な測定も多少は遅れながら殆ど実施できた。以上、令和元年度末までには、当初計画の通り又はそれ以上に研究が進展できると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度までの研究では、主にBPTIをモデルタンパク質に用いてタンパク質の凝集性と免疫原性の相関を検証した。令和元年度には、さらに多くの種類のSCPタグの効果を検証し、デング3由来ED3とデング4型由来のED3（PDBID=3WE1）を用いて免疫原性の実験を行う。その結果、タンパク質の凝集性と免疫原性の相関が普遍的であることを検証すると共に、SCPタグによる免疫原性向上法の汎用性を評価する。
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