2020 Fiscal Year Research-status Report
高機能抗体薬物複合体創成を目指した多量体型抗体フラグメントの分子基盤
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20K05721
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
田所 高志 北海道大学, 薬学研究院, 特任助教 (10762396)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 抗体 / 蛋白質工学 / 抗がん剤 / 相互作用解析 / 合理的分子設計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請では、従来の抗体医薬品よりも標的選択性と親和性に優れた高機能な抗体フラグメントを創成することを目指している。
R2年度には、乳がん治療抗体であるトラスツズマブをモデルとし、一本鎖抗体断片（scFv）および、αへリックスを介した二量体、三量体、および五量体形成が知られているペプチド配列をscFvの末端に連結した多量体型抗体フラグメントを作製した。また、既存の抗原との複合体構造情報に基づき、相補性決定領域に変異を導入することで一価あたりの抗原結合能を低下させたscFvを作製した。表面プラズモン共鳴法による相互作用解析の結果、scFv一価あたり最大で二桁程度の抗原結合能が低下した変異体を得ることができた。また、多量体化した変異体についても相互作用解析を実施し、単量体に比べて一桁程度抗原結合能が改善している結果を得た。一方、各多量体型抗体フラグメントについて、サイズ排除クロマトグラフィー－多角度光散乱測定とBlue-Native PAGEによりscFvの二量体や三量体が形成されていることを明らかにした。また、多量体型抗体フラグメントの動的な構造解析のため、高速原子間力顕微鏡による観察を実施した。更に、抗EGFR抗体について、立体構造情報に基づいて親和性低下変異の導入に着手するとともに、多量体化抗体の作製を進めた。
我々が実施した相互作用解析および高次構造の解析により、設計した多量体型抗体フラグメントが想定どおりの高次構造を形成し、多価化することでavidity効果による結合能の改善ができている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当該年度には、トラスツズマブをモデル抗体として、抗原結合能を低下させる変異を複数導入することができている。また、scFvの末端に多量体化ペプチドを融合した多量体型抗体フラグメントを調製し、サイズ排除クロマトグラフィー－多角度光散乱測定にて想定した多量体を形成していることを明らかにしている。これは、設計した分子が想定どおりに調製できていることを示す。今後は、標識した多量体型抗体フラグメントと細胞やマウスを用いて抗原への集積性について調べることを計画している。他方、分子設計の汎用性を高める目的で、抗EGFR抗体のscFv化や結合能低下変異の導入に着手しており、次年度の研究に向けた準備を整えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
トラスツズマブをモデルとした多量体型抗体フラグメントについて、設計どおりに多量体化された抗体フラグメントを得ることができている。今後はトラスツズマブ以外の既存抗体医薬品について同様に多量体化に取り組み、多量体型抗体フラグメントの分子基盤の汎用性を高められるか検討する。一方で、トラスツズマブの多量体化抗体フラグメントについては、細胞やマウスを用いて抗原集積性を調べることでin vivoでの挙動を明らかにし分子の最適化を検討する予定である。更には、抗体薬物複合体への応用に向けて薬物コンジュゲート体の試作を進めることを計画している。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルスの影響で、予定していた学会等がオンライン中止またはオンライン開催に変更になり旅費がかからなかったため。一方、設計した多量体型抗体フラグメントの生体内での挙動や抗体薬物複合体の試作を計画していたが、より広い条件での検討を実施することとしているため、予算を次年度に繰り越した。
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