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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

研究課題

研究課題/領域番号 23K24176
補助金の研究課題番号 22H02915 (2022-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2022-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分50020:腫瘍診断および治療学関連
研究機関東京農工大学

研究代表者

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

研究分担者 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)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2024年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2023年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2022年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
キーワード二重特異性抗体 / クライオ電顕構造解析 / 構造モデリング
研究開始時の研究の概要

異なる2種の抗体を繋げると、2分子間を架橋可能な二重特異性抗体が作製される。これまでに、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。本研究では、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後、得られた空間配置を基に高活性の二重特異性抗体の構造デザインを目指す。

研究実績の概要

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。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

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。

今後の研究の推進方策

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。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 4件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 9件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 5件、 招待講演 13件)

  • [雑誌論文] Construction of IgG-Fab2 bispecific antibody via intein-mediated protein trans-splicing reaction2023

    • 著者名/発表者名
      Risa Yamada, Ishin Nakahara, Izumi Kumagai, Ryutaro Asano, Takeshi Nakanishi, and Koki Makabe
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 号: 1 ページ: 15961-15961

    • DOI

      10.1038/s41598-023-43110-0

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Functional integration of protein A binding ability to antibody fragments for convenient and tag-free purification2023

    • 著者名/発表者名
      Kuwahara A., Nazuka M., Kuroki Y., Ito K., Watanabe S., Kumagai I., Asano R.
    • 雑誌名

      Bioengineered

      巻: 14 号: 1 ページ: 2259093-2259093

    • DOI

      10.1080/21655979.2023.2259093

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cancer therapeutic trispecific antibodies recruiting both T and natural killer cells to cancer cells2023

    • 著者名/発表者名
      Kouki Kimura, Atsushi Kuwahara, Saori Suzuki, Takeshi Nakanishi, Izumi Kumagai, and Ryutaro Asano
    • 雑誌名

      Oncology Reports

      巻: 50 号: 6 ページ: 212-212

    • DOI

      10.3892/or.2023.8649

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Multistep conformational changes leading to the gate opening of light-driven sodium pump rhodopsin2023

    • 著者名/発表者名
      Sato Yukino、Hashimoto Tsubasa、Kato Koji、Okamura Akiko、Hasegawa Kaito、Shinone Tsukasa、Tanaka Yoshikazu、Tanaka Yoshiki、Tsukazaki Tomoya、Tsukamoto Takashi、Demura Makoto、Yao Min、Kikukawa Takashi
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 299 号: 12 ページ: 105393-105393

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2023.105393

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Structural and molecular insight into antibody recognition of dynamic neoepitope in membrane tethered MUC1 of pancreatic cancer cells and secreted exosomes2023

    • 著者名/発表者名
      Hajime Wakui, Yasuhiro Yokoi, Chieko Horidome, Toyoyuki Ose, Yao Min, Yoshikazu Tanaka, Hiroshi Hinou, Shin-Ichiro Nishimura
    • 雑誌名

      RSC Chemical Biology

      巻: 4 号: 8 ページ: 564-572

    • DOI

      10.1039/d3cb00036b

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Quick and Spontaneous Transformation between [3Fe_4S] and [4Fe_4S] Iron_Sulfur Clusters in the tRNA-Thiolation Enzyme TtuA.2023

    • 著者名/発表者名
      Ishizaka M, Chen M, Narai S, Tanaka Y, Ose T, Horitani M, Yao M.
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 24 号: 1 ページ: 833-833

    • DOI

      10.3390/ijms24010833

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Universal Design of Luciferase Fusion Proteins for Epigenetic Modifications Detection Based on Bioluminescence Resonance Energy Transfer2023

    • 著者名/発表者名
      Miyata T., Shimamura H., Asano R., Yoshida W.
    • 雑誌名

      Anal. Chem.

      巻: 95 号: 7 ページ: 3799-3805

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.2c05066

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of a Versatile Method to Construct Direct Electron Transfer-Type Enzyme Complexes Employing SpyCatcher/SpyTag System2023

    • 著者名/発表者名
      Yanase T., Okuda-Shimazaki J., Asano R., Ikebukuro K., Sode K., Tsugawa W.
    • 雑誌名

      Int. J. Mol. Sci.

      巻: 24 号: 3 ページ: 1837-1837

    • DOI

      10.3390/ijms24031837

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A marine sponge-derived lectin reveals hidden pathway for thrombopoietin receptor activation2022

    • 著者名/発表者名
      Watari Hiromi、Kageyama Hiromu、Masubuchi Nami、Nakajima Hiroya、Onodera Kako、Focia Pamela J.、Oshiro Takumi、Matsui Takashi、Kodera Yoshio、Ogawa Tomohisa、Yokoyama Takeshi、Hirayama Makoto、Hori Kanji、Freymann Douglas M.、Imai Misa、Komatsu Norio、Araki Marito、Tanaka Yoshikazu、Sakai Ryuichi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 号: 1 ページ: 7262-7262

    • DOI

      10.1038/s41467-022-34921-2

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Strategies to simplify operation procedures for applying labeled antibody-based immunosensors to point-of-care testing2022

    • 著者名/発表者名
      Kimura H., Asano R.
    • 雑誌名

      Anal. Biochem.

      巻: 654 ページ: 114806-114806

    • DOI

      10.1016/j.ab.2022.114806

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      真壁幸樹
    • 学会等名
      第二回日本抗体学会学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 蛋白質連結による二重特異性抗体の構築2023

    • 著者名/発表者名
      真壁幸樹
    • 学会等名
      CHEMINAS48
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      真壁幸樹
    • 学会等名
      第96回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      浅野竜太郎
    • 学会等名
      第96回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      浅野竜太郎
    • 学会等名
      第48回セルセラピーセミナー
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Structural insights into proteins from marine natural products that activate cytokine receptors2023

    • 著者名/発表者名
      田中良和
    • 学会等名
      International Symposium on Advanced and Sustainable Science and Technology
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Molecular basis of the hyper-activity of anti-cancer bispecific antibody due to domain rearrangement revealed by cryo-EM2023

    • 著者名/発表者名
      Kyohei Sato, Ryutaro Asano, Koki Makabe, Izumi Kumagai, Takashi Matsui, Shiro Uehara, Atsushi Tsugita, Takeshi Yokoyama, Yoshikazu Tanaka
    • 学会等名
      第61回日本生物物理学年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Functional integration of protein A binding ability to an anti-CD3 scFv and its application to small bispecific antibodies2023

    • 著者名/発表者名
      Misae Nazuka, Atsushi Kuwahara, Izumi Kumagai, Ryutaro Asano
    • 学会等名
      Antibody Engineering and Therapeutics 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of therapeutic single chain antibody sensing system for bioprocess monitoring2023

    • 著者名/発表者名
      Mai Hamasaki, Ryutaro Asano, Kazunori Ikebukuro, Koji Sode
    • 学会等名
      Biosensors 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      名塚 美冴, 桒原 徳, 熊谷 泉, 浅野 竜太郎
    • 学会等名
      第二回日本抗体学会学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 蛋白質連結反応による二重特異性抗体の作製技術2023

    • 著者名/発表者名
      真壁幸樹
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 蛋白質ライゲーション反応と特異的ペアリングによる二重特異性抗体の構築2023

    • 著者名/発表者名
      真壁幸樹
    • 学会等名
      蛋白研セミナー 蛋白質に挑戦する化学
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of aptamer based electrochemical sensor for the therapeutic single-chain variable fragment bio-process monitoring2023

    • 著者名/発表者名
      濵﨑真衣、早出広司、池袋一典、浅野竜太郎
    • 学会等名
      電気化学会第90回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 多角的な抗腫瘍メカニズムを発揮する新奇がん治療分子の開発2023

    • 著者名/発表者名
      三浦大明、高見歌鈴、平賀健太郎、津川若子、池袋一典、浅野竜太郎
    • 学会等名
      超異分野学会 2023東京大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Protein engineering for biogeeks; practical examples of structural redesigns of a model protein and therapeutic antibody designs2022

    • 著者名/発表者名
      真壁幸樹
    • 学会等名
      生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] タンパク質立体構造解析と質量分析の融合研究2022

    • 著者名/発表者名
      田中良和
    • 学会等名
      日本プロテオーム学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ヘモリシンの立体構造解析と構造情報を生かしたデザイン2022

    • 著者名/発表者名
      田中良和
    • 学会等名
      分子ロボティクス研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] クライオ電子顕微鏡単粒子解析による、リボソームを標的とするアミノ配糖体抗菌薬の微細構造差が生み出す阻害活性増強機構の解明2022

    • 著者名/発表者名
      浅野航佑、伴野詢太、鈴木仁人、横山武司、田中良和
    • 学会等名
      第45回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 多重特異性抗体の開発トレンド2022

    • 著者名/発表者名
      浅野竜太郎
    • 学会等名
      JBA創薬モダリティ基盤研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] タンパク質工学を駆使した多重特異性抗体の開発2022

    • 著者名/発表者名
      浅野竜太郎
    • 学会等名
      第74回日本生物工学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of anti-single-chain variable fragments DNA aptamers for the therapeutic scFv sensing2022

    • 著者名/発表者名
      Mai Hamasaki, Ryutaro Asano, Kazunori Ikebukuro, Koji Sode
    • 学会等名
      ACS Fall Meeting 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of DNA aptamers that specifically recognize single-chain variable fragments2022

    • 著者名/発表者名
      Mai Hamasaki, Ryutaro Asano, Kazunori Ikebukuro, Koji Sode
    • 学会等名
      BMES Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] T細胞共刺激能付与による機能向上を目指した三重特異性がん治療抗体の開発2022

    • 著者名/発表者名
      加藤有紀、熊谷泉、浅野竜太郎
    • 学会等名
      第1回 日本抗体学会 設立記念 学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 二重特異性がん治療抗体の副作用の低減を目指した結合阻害ペプチドの融合検討2022

    • 著者名/発表者名
      前島敦,鈴木沙緒理,熊谷泉,浅野竜太郎
    • 学会等名
      第1回 日本抗体学会 設立記念 学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] シアノバクテリアを用いた低分子二重特異性抗体の生産の検討2022

    • 著者名/発表者名
      葛西豪太、小林俊一、早出広司、池袋一典、浅野竜太郎
    • 学会等名
      日本化学会 生体機能関連化学部会若手の会 第33回サマースクール
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 結合阻害ペプチドを用いた二重特異性がん治療抗体のプロドラック化2022

    • 著者名/発表者名
      前島敦、鈴木沙緒理、池袋一典、浅野竜太郎
    • 学会等名
      日本化学会 生体機能関連化学部会若手の会 第33回サマースクール
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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