| Project/Area Number |
23KJ0394
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 27040:Biofunction and bioprocess engineering-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
笠原 慶亮 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2023-04-25 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
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| Keywords | 抗体 / 生物物理化学 / 蛋白質工学 / 抗体改変技術 / 計算科学 / 表面電荷 |
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| Outline of Research at the Start |
蛋白質の表面電荷改変（Supercharge）はその物性の向上や新たな機能付加の手法として注目されている。本研究では、材料・生体応用を指向したSupercharge抗体の合理的設計指針を提案する。物理化学的手法を用いてSupercharge抗体の構造、安定性、抗原結合親和性などの物性・機能を解析することで、抗体表面への変異導入可能な部位を特定するとともに、本手法による抗体物性・機能の改質メカニズムを解明する。さらに検査キットやイメージング、細胞内取り込み・エフェクター機能に重要なFc受容体との相互作用解析にSupercharge抗体を用い、抗体の材料・生体応用における本手法の実用性を検証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、計算デザインによって設計したスーパーチャージ抗体の物理化学的手法を用いた物性・機能の解析を通して、本手法による抗体物性・機能改質の分子基盤を明らかにする。また検査キットやイメージングにおける応用性を評価するため、それらに用いられるナノ粒子と作製した定常領域スーパーチャージ抗体を用いた解析を行う。相互作用解析や修飾した粒子の活性・凝集評価などを通じて、抗体の材料・生体応用における本手法の実用性を検証する。以上を通じて、材料・生体応用を指向したスーパーチャージ抗体の合理的設計指針を提案することを目的として研究を実施している。
複数モデル抗体の正電荷・負電荷変異体を用いて、動的/静的光散乱法によるコロイド安定性解析を行った。酸性条件において、正電荷変異体のコロイド安定性が高くなる傾向が共通して見られた。しかしながら、コロイド安定性の指標となる、拡散相互作用パラメータと第2ビリアル係数の相関関係について、先行研究と概ね一致するモデル抗体と一致しないモデル抗体が存在した。後者については、変異導入箇所が軽鎖表面に集中しており、表面電荷分布がより不均質なことが原因であると考察した。さらに、モデル抗体HyHEL-10の負電荷変異体と抗原であるリゾチームの複合体は、低塩濃度条件で凝集し、塩濃度を向上させることで再び溶解した。円偏光二色性解析の結果、再溶解した複合体は凝集前と同様の二次構造を維持していることが確認され、スーパーチャージによって、抗原結合依存的に可逆凝集を引き起こせることが示唆された。
ラテラルフローイムノアッセイ（LFI）に使用されるナノ粒子に対して、吸着量や配向性の向上を目指した。IgG1抗体CH3ドメインへの正電荷、CH1, CLドメインへの負電荷の変異導入を行った。これらの変異を組み合わせた抗体を用いたLFIの結果、抗原検出感度を約8倍向上させることに成功した。
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