ＨＩＶによるＴ細胞機能不全を回復する抗ミリストイル基ダイアボディによる治療法開発

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K07526
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 林 宣宏 東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (80267955)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 抗体 / HIV / AIDS / ミリストイル化 / 二重特異性抗体

Outline of Annual Research Achievements

“HIVはその遺伝子産物であるNefによって、本来は感染宿主細胞（Ｔ細胞）が使用している弱い相互作用に介在して効果的に細胞機能を停止している”、という申請者の研究に基づく仮説と、独自の抗体ライブラリー技術を用いて、NefがＴ細胞の機能を停止するのを阻止するダイアボディ(２重特異性抗体)を抗ミリストイル基抗体と抗Nef抗体を使って作製し、エイズ治療のための分子標的薬プロトタイプを開発する。
令和３年度は、前年度に開発したAIDSの治療薬のプロトタイプになるダイアボディ(２重特異性抗体)を作製するためのふたつの抗体（抗HIV-Nef抗体と、抗ミリストイル基抗体）をリンかーでつないで、ダイアボディを作製した。今後、作製したダイアボディの抗原への結合力や特異性、また、抗原が膜に局在するのを阻害する機能を調べる。
他方、抗体創薬で必要な、抗体への細胞移入能力を付与するために、ファージ粒子由来の細胞透過タンパク質を付与した新規機能性抗体を開発した。この機能部位を付与することで、接種されたダイアボディが標的細胞内に移入されて、病原分子の機能を阻害出来るようになる。今年度は、この分子針を付与しても、抗体の機能が損なわれないことを確認した。
さらに機能アッセイに使用する、抗原（HEV Nef）を発現しているJurkat細胞を作製した。
抗体、細胞ともに準備が整ったため、今後は細胞へ分子針が付加された抗体を導入し、導入後に細胞内で抗原抗体反応を確認すると共に、病原体により失われた細胞機能（CD4のダウンレギュレーション）の回復を確認することが課題である。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

抗体ライブラリーでは多種多様な抗体を短時間に取得できるメリットはあるが、通常の方法で得る場合に比べて、その抗原に対する特異性や結合力が弱い場合がある。しかしながら、先に得られた抗HIV-Nef抗体の性能（特異性、結合力）は、通常の方法で得られる抗体と遜色ないものであり、さらに、パラトープ（抗原への結合部位）が異なる複数種類の抗体クローンが得られていることが本年度の研究により分かった。このことは、特異性や結合力の異なる様々な抗体が得られていることを強く示唆し、本研究の目的のためには非常に重要なポイントである。
他方、ミリストイル基は細胞の主要構成成分であるので、通常の方法ではそれを抗原とする抗体を得ることが出来ない。しかしながら、先に抗体ライブラリーを用いて抗ミリストイル基抗体を得ることが出来たが、さらに複数のクローンが得られていることが本年度の研究により分かった。
また、両者を繋いだダイアボディーが、もとの抗体の機能を維持できていることは非常に重要な結果である。それぞれに複数のクローンが得られているので、今後、様々な二重特異性抗体を開発出来る可能性が高まった。
さらに、当該抗体薬の実用化において必要となる、標的細胞への導入のための分子部品（細胞に自立的に移入する分子針）の設計と抗体への付与を行い、抗体機能が損なわれないことが確認できたことは、抗体薬の開発へと大きく前進したことを意味している。

Strategy for Future Research Activity

ダイアボディの作製を終えたので、リコンビナントタンパク質として調製し、順次、以下の項目を検討する。①抗原（HIV-Nef、および、ミリストイル基）に対する結合力と特異性を調べる：プロトタイプとして用いた抗体の結合力や特異性と比較して、ダイアボディにすることで抗体の機能がどう変化したかを調べる。②ミリストイル化の有無によりHIV-Nefに対する結合力と特異性がどのように変わるかを調べる：ダイアボディはプロトタイプとして用いたそれぞれの抗体よりも高い特異性と結合力を理論的には有する。その可能性を実験的に検証する。
また、抗原を発現している細胞を作製出来たので、順次、以下の項目を検討する。③in vitroでHIV-Nefと生体膜との相互作用をダイアボディが阻害するかどうかを調べる：生体膜に模した脂質ミセルとミリストイル化されているリコンビナントHIV-Nefの相互作用が、ダイアボディ共存下で阻害されるかどうかを調べる。④HIV感染モデル細胞にダイアボディを導入してその細胞の機能が回復するかを調べる：HIVnef遺伝子を導入することで機能不全（細胞表面からのCD4分子の消失）を起こしているHIV感染モデルJurkat細胞にダイアボディを導入することで、CD4が細胞表面に再度出現するかどうかを調べる。
さらに、自立的に細胞に移入させるための分子針をつなげたダイアボディを作製し、これを抗原を発現している細胞と混和することにより、分子針付きダイアボディが自立的に細胞に移入するかどうかを調べ、その結果、失われていた細胞機能が回復するかどうかを確認する。

Causes of Carryover

新型コロナウイルス感染症対策のために、実地での研究活動量を大幅に低減したために、実験回数が減り、残額が発生した。また、当初見込みよりも問題なく研究が進んだために、経費が節約出来た。
現在は、ほぼ、研究活動が平時の状態に戻っているので、今後は計画通りに研究を進めるとともに、当初の計画よりも先にまで進める計画も立案して本課題を遂行する。