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2023 Fiscal Year Annual Research Report

高活性二重特異性抗体の創製に資する至適な抗原配置の先端的構造解析による描像

Research Project

Project/Area Number 22H02915
Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionTokyo University of Agriculture and Technology

Principal Investigator

熊谷 泉  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 客員教授 (10161689)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 田中 良和  東北大学, 生命科学研究科, 教授 (20374225)
眞壁 幸樹  山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (20508072)
浅野 竜太郎  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80323103)
Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Keywords二重特異性抗体 / クライオ電顕構造解析 / 構造モデリング
Outline of Annual Research Achievements

異なる2種の抗体の抗原結合ドメインを繋げると、2分子間を架橋可能な二重特異性抗体が作製される。これまでの二重特異性抗体の網羅的な改変体の開発を通して、超高活性のLH型と低活性のHL型が存在することを見出している。本研究は、まずLH型とHL型を含む種々の活性の異なる二重特異性抗体を用いた両標的抗原との三者複合体のクライオ電顕構造解析により、強力ながん細胞傷害活性をもたらし得る両標的抗原の空間配置を解明し、さらに、得られた空間配置を基に高活性の二重特異性抗体の効率的な創製プラットフォームの開発を目指している。
本年度も、クライオ電顕構造解析による二重特異性抗体と両標的抗原の至適な空間配置の解明、を主に目指した。前年度までに、二重特異性抗体と両標的抗原の3者複合体の調製法を確立し、ネガティブ染色電顕での観察、およびクライオ電顕のデータセットの収集を行ったが、原子レベルの構造決定には到らなかった。そこで、引き続き条件検討を行うと共に、二重特異性抗体を構成する各々の抗体の抗原結合部位と対応する標的抗原との複合体の解析も並行して進め、クライオ電顕単粒子解析により得られた像の構造決定の一助とした。また、構造多型分類プログラムを駆使し、ドメインの構造変化も加味した構造情報を取得し、解析を進めた結果、LH型とHL型の構造の違いを明確に示す3者複合体の3次元構造を得ることに成功した。今後さらなる精密解析により、強力ながん細胞傷害活性をもたらし得る両標的抗原の空間配置の解明につながることが期待される。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

条件検討等により、高活性のLH型と低活性のHL型二重特異性抗体の構造の違いを明確に示す3者複合体の3次元構造を得ることに成功した。今後さらなる精密解析により、強力ながん細胞傷害活性をもたらし得る両標的抗原の空間配置の解明につながることが期待されるが、得られた情報に基づく高活性の二重特異性抗体のデザインにはまだ至っていない。
以上、研究の進捗を総合的に判断し、おおむね順調に進展している、とした。

Strategy for Future Research Activity

さらなる精密解析により、強力ながん細胞傷害活性をもたらし得る二重特異性抗体と両標的抗原の空間配置の解明を目指す。並行して、本成果を原著論文とし纏める。至適な空間配置の解明に目途がつき次第、得られた情報に基づく高活性の二重特異性抗体のデザインに向けて、他の抗体の抗原結合部位を組み合わせた二重特異性抗体の網羅的な調製に着手する予定である。

  • Research Products

    (15 results)

All 2023

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 6 results)

  • [Journal Article] Construction of IgG_Fab2 bispecific antibody via intein-mediated protein trans-splicing reaction.2023

    • Author(s)
      Yamada, R., Nakahara, I., Kumagai, I. Asano, R. Nakanishi, T., Makabe, K.*
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 13 Pages: 15961

    • DOI

      10.1038/s41598-023-43110-0

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Functional integration of protein A binding ability to antibody fragments for convenient and tag-free purification2023

    • Author(s)
      Kuwahara A., Nazuka M., Kuroki Y., Ito K., Watanabe S., Kumagai I., Asano R.
    • Journal Title

      Bioengineered

      Volume: 14 Pages: 2259093

    • DOI

      10.1080/21655979.2023.2259093

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Cancer therapeutic trispecific antibodies recruiting both T and natural killer cells to cancer cells2023

    • Author(s)
      Kimura K., Kuwahara A., Suzuki S., Nakanishi T., Kumagai I., Asano R.
    • Journal Title

      Oncol. Rep.

      Volume: 50 Pages: 212

    • DOI

      10.3892/or.2023.8649

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Multistep conformational changes leading to the gate opening of light-driven sodium pump rhodopsin2023

    • Author(s)
      Sato Y., Hashimoto T. , Kato ., Okamura A., Hasegawa K., Shinone T., Tanaka Y., Tanaka Y., Tsukazaki T., Tsukamoto T., Demura M., Yao M., Kikukawa T.
    • Journal Title

      J. Biol. Chem.

      Volume: 299 Pages: 105393

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2023.105393

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Structural and molecular insight into antibody recognition of dynamic neoepitopes in membrane tethered MUC1 of pancreatic cancer cells and secreted exosomes2023

    • Author(s)
      Wakui H., Yokoi Y., Horidome C., Ose T., Yao M., Tanaka Y., Hinou H., Nishimura S-I.
    • Journal Title

      RSC Chemical Biology

      Volume: 4 Pages: 564-572

    • DOI

      10.1039/D3CB00036B

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 蛋白質連結と特異的ペアリングによる多様な二重特異性抗体の構築技術2023

    • Author(s)
      真壁幸樹
    • Organizer
      第二回日本抗体学会学術大会
    • Invited
  • [Presentation] 蛋白質連結による二重特異性抗体の構築2023

    • Author(s)
      真壁幸樹
    • Organizer
      CHEMINAS48
    • Invited
  • [Presentation] 蛋白質連結技術によるIgG型二重特異性抗体の作製におけるFcエンジニアリング2023

    • Author(s)
      真壁幸樹
    • Organizer
      第96回日本生化学会大会
    • Invited
  • [Presentation] がん治療薬を指向したマルチバレント抗体の設計とバイオセンサへの展開2023

    • Author(s)
      浅野竜太郎
    • Organizer
      第96回日本生化学会大会
    • Invited
  • [Presentation] 抗体工学が拓く次世代バイオ医薬品とバイオセンサー2023

    • Author(s)
      浅野竜太郎
    • Organizer
      第48回セルセラピーセミナー
    • Invited
  • [Presentation] Structural insights into proteins from marine natural products that activate cytokine receptors2023

    • Author(s)
      田中良和
    • Organizer
      International Symposium on Advanced and Sustainable Science and Technology
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Molecular basis of the hyper-activity of anti-cancer bispecific antibody due to domain rearrangement revealed by cryo-EM2023

    • Author(s)
      Kyohei Sato, Ryutaro Asano, Koki Makabe, Izumi Kumagai, Takashi Matsui, Shiro Uehara, Atsushi Tsugita, Takeshi Yokoyama, Yoshikazu Tanaka
    • Organizer
      第61回日本生物物理学年会
  • [Presentation] Functional integration of protein A binding ability to an anti-CD3 scFv and its application to small bispecific antibodies2023

    • Author(s)
      Misae Nazuka, Atsushi Kuwahara, Izumi Kumagai, Ryutaro Asano
    • Organizer
      Antibody Engineering and Therapeutics 2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of therapeutic single chain antibody sensing system for bioprocess monitoring2023

    • Author(s)
      Mai Hamasaki, Ryutaro Asano, Kazunori Ikebukuro, Koji Sode
    • Organizer
      Biosensors 2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] プロテインA 精製が可能な抗CD3 scFv の開発と低分子二重特異性抗体への応用2023

    • Author(s)
      名塚 美冴, 桒原 徳, 熊谷 泉, 浅野 竜太郎
    • Organizer
      第二回日本抗体学会学術大会

URL: 

Published: 2024-12-25  

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