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2019 年度 実績報告書

抗体凝集体による免疫原性関連シグナル誘導の物理化学解析と数理モデル構築

研究課題

研究課題/領域番号 17H03975
研究機関大阪大学

研究代表者

内山 進  大阪大学, 工学研究科, 教授 (90335381)

研究分担者 保仙 直毅  大阪大学, 医学系研究科, 教授 (10456923)
大戸 梅治  東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 准教授 (90451856)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード抗体医薬 / 免疫原性 / 凝集 / 分析
研究実績の概要

最終年度の本年度は、医療用蛋白質の凝集体のサイズに応じた適切で定量的な評価方法、サイズごとの凝集体の発生機構、凝集体の免疫系への影響、を総合的に分析、それぞれの結果の関係性を解析し、総合評価を行った。凝集体評価として適切な手法は、サブミクロンが定量的レーザー回折法、ミクロンサイズはフローイメージング法、であることが明らかとなり、さらに、ミクロンサイズの画像からニューラルネットワークを用いた機械学習により蛋白質凝集体と容器からの剥離物を分類することに成功した。また、シリンジ等に塗布されているシリコンオイルが溶液中に放出されると油滴となり表面に蛋白質分子が整列するとIL-6やTNFなどの炎症性サイトカインのリリースへとつながる事が示された。また、蛋白質が結合した油滴は樹状細胞に取り込まれやすい性質を有していることも明らかとなった。これらの結果は眼科領域でも重要であったため、海外の研究者からの問い合わせが多く、最終的に総説としてまとめるに至った。
また、熱量測定において、撹拌翼で蛋白質溶液を撹拌するとミクロンサイズの凝集体が経時的に発生し、標的分子との結合活性が低下することを見出した。この手法は、物理ストレスに対しても安定な最適組成のための加速試験の設定にも有用であるといえる。さらに、凝集部位の特定を水素重水素交換質量分析法により実施し、アミノ酸番号257~281中にありCH2に位置する疎水性のアミノ酸が加熱時に露出することで凝集へとつながる事を特定した。以上の研究成果から、凝集を原因から取り除く手段、免疫系へのインパクトが高い凝集の解明、など蛋白質凝集体の総合評価に成功した。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (30件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 3件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 8件、 招待講演 10件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] Ludwig-Maximilians-Universit Munchen/Philipps University of Marburg(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Ludwig-Maximilians-Universit Munchen/Philipps University of Marburg
  • [国際共同研究] Ateneo University(フィリピン)

    • 国名
      フィリピン
    • 外国機関名
      Ateneo University
  • [国際共同研究] NIST/University of Colorado/Saint Louis University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      NIST/University of Colorado/Saint Louis University
  • [国際共同研究] Federal University of Sao Paulo(ブラジル)

    • 国名
      ブラジル
    • 外国機関名
      Federal University of Sao Paulo
  • [国際共同研究] University of Montreal(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      University of Montreal
  • [雑誌論文] Critical analysis of techniques and materials used in devices, syringes, and needles used for intravitreal injections2020

    • 著者名/発表者名
      Melo Gustavo Barreto、Cruz Natasha Ferreira Santos da、Emerson Geoffrey Guy、Rezende Flavio Atanazio、Meyer Carsten H.、Uchiyama Susumu、Carpenter John、Shiroma Helio Francisco、Farah Michel Eid、Maia Mauricio、Rodrigues Eduardo Buchele
    • 雑誌名

      Progress in Retinal and Eye Research

      巻: in press ページ: 100862~100862

    • DOI

      10.1016/j.preteyeres.2020.100862

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of UVC Irradiation on the Oxidation of Histidine in Monoclonal Antibodies2020

    • 著者名/発表者名
      Miyahara Yuya、Shintani Koya、Hayashihara-Kakuhou Kayoko、Zukawa Takehiro、Morita Yukihiro、Nakazawa Takashi、Yoshida Takuya、Ohkubo Tadayasu、Uchiyama Susumu
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 ページ: 1~9

    • DOI

      10.1038/s41598-020-63078-5

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Stirring rate affects thermodynamics and unfolding kinetics in isothermal titration calorimetry2020

    • 著者名/発表者名
      Maruno Takahiro、Ohkubo Tadayasu、Uchiyama Susumu
    • 雑誌名

      The Journal of Biochemistry

      巻: 3 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1093/jb/mvaa028

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recent Achievements and Current Interests in Research on the Characterization and Quality Control of Biopharmaceuticals in Japan2020

    • 著者名/発表者名
      Ishii-Watabe Akiko、Shibata Hiroko、Suetomo Hiroyuki、Ikeda Yosuke、Telikepalli Srivalli、Kiyoshi Masato、Hayashi Yu、Muto Takashi、Tanaka Yukako、Ueda Satomi、Iwura Takafumi、Saitoh Satoshi、Aoyama Michihiko、Harazono Akira、Hyuga Masashi、Goda Yukihiro、Torisu Tetsuo、Uchiyama Susumu
    • 雑誌名

      Journal of Pharmaceutical Sciences

      巻: 109 ページ: 1652~1661

    • DOI

      10.1016/j.xphs.2020.01.001

    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Automatic Identification of the Stress Sources of Protein Aggregates Using Flow Imaging Microscopy Images2020

    • 著者名/発表者名
      Gambe-Gilbuena Arni、Shibano Yuriko、Krayukhina Elena、Torisu Tetsuo、Uchiyama Susumu
    • 雑誌名

      Journal of Pharmaceutical Sciences

      巻: 109 ページ: 614~623

    • DOI

      10.1016/j.xphs.2019.10.034

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Relation of Colloidal and Conformational Stabilities to Aggregate Formation in a Monoclonal Antibody2020

    • 著者名/発表者名
      Oyama Hiroaki、Koga Hiroki、Tadokoro Takashi、Maenaka Katsumi、Shiota Akira、Yokoyama Masami、Noda Masanori、Torisu Tetsuo、Uchiyama Susumu
    • 雑誌名

      Journal of Pharmaceutical Sciences

      巻: 109 ページ: 308~315

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.xphs.2019.10.038

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Assessment of the Injection Performance of a Tapered Needle for Use in Prefilled Biopharmaceutical Products2020

    • 著者名/発表者名
      Krayukhina Elena、Fukuhara Ayano、Uchiyama Susumu
    • 雑誌名

      Journal of Pharmaceutical Sciences

      巻: 109 ページ: 515~523

    • DOI

      10.1016/j.xphs.2019.10.033

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Fab portion of immunoglobulin G contributes to its binding to Fcγ receptor III2019

    • 著者名/発表者名
      Yogo Rina、Yamaguchi Yuki、Watanabe Hiroki、Yagi Hirokazu、Satoh Tadashi、Nakanishi Mahito、Onitsuka Masayoshi、Omasa Takeshi、Shimada Mari、Maruno Takahiro、Torisu Tetsuo、Watanabe Shio、Higo Daisuke、Uchihashi Takayuki、Yanaka Saeko、Uchiyama Susumu、Kato Koichi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 ページ: 1~10

    • DOI

      10.1038/s41598-019-48323-w

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Identification of IgG1 Aggregation Initiation Region by Hydrogen Deuterium Mass Spectrometry2019

    • 著者名/発表者名
      Noda Masanori、Ishii Kentaro、Yamauchi Mika、Oyama Hiroaki、Tadokoro Takashi、Maenaka Katsumi、Torisu Tetsuo、Uchiyama Susumu
    • 雑誌名

      Journal of Pharmaceutical Sciences

      巻: 108 ページ: 2323~2333

    • DOI

      10.1016/j.xphs.2019.02.023

    • 査読あり
  • [雑誌論文] An Assessment of the Ability of Submicron- and Micron-Size Silicone Oil Droplets in Dropped Prefillable Syringes to Invoke Early- and Late-Stage Immune Responses2019

    • 著者名/発表者名
      Krayukhina Elena、Yokoyama Masami、Hayashihara Kayoko Kakuhou、Maruno Takahiro、Noda Masanori、Watanabe Hiroki、Uchihashi Takayuki、Uchiyama Susumu
    • 雑誌名

      Journal of Pharmaceutical Sciences

      巻: 108 ページ: 2278~2287

    • DOI

      10.1016/j.xphs.2019.02.002

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] バイオ医薬品のタンパク質分散に使用される界面活性剤2019

    • 著者名/発表者名
      米田早紀、内山 進
    • 雑誌名

      界面活性剤の選び方、使い方 事例集

      巻: 7 ページ: 327~330

  • [学会発表] Hydrogen/deuterium exchange mass spectrometry analysis of therapeutic IgG molecules2020

    • 著者名/発表者名
      Susumu Uchiyama
    • 学会等名
      Keystone symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] Affinity of protein-protein and protein-ligand interactions analyzed by native mass spectrometry2019

    • 著者名/発表者名
      内山 進
    • 学会等名
      第67回質量分析総合討論会
    • 招待講演
  • [学会発表] Relation between stability and structural changes of an antibody in different formulations2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Oyama, Masanori Noda, Tetsuo Torisu, Susumu Uchiyama
    • 学会等名
      HDXMS2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural analysis of IgG Fc region in Fc fragment and IgG1 fullbody2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Yamaguchi, Tetsuo Torisu, Susumu Uchiyama
    • 学会等名
      HDXMS2019
    • 国際学会
  • [学会発表] バイオ医薬品の品質低下と防止について2019

    • 著者名/発表者名
      内山 進
    • 学会等名
      日本医療薬学会
    • 招待講演
  • [学会発表] Formulation and primary packaging optimizations for biopharmaceuticals in prefilled syringes2019

    • 著者名/発表者名
      Susumu Uchiyama
    • 学会等名
      PDA Europe
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Formulation and container closure system strategies for biopharmaceuticals with higher stability2019

    • 著者名/発表者名
      Susumu Uchiyama
    • 学会等名
      Antibody-based Therapeutics & BioProduction Forum
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Structural Assessment of Therapeutic Antibody by Hydrogen/Deuterium Exchange Mass Spectrometry (HDX-MS)2019

    • 著者名/発表者名
      Susumu Uchiyama
    • 学会等名
      Antibody-based Therapeutics & BioProduction Forum
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Stirring rate affects thermodynamic and kinetic reactions in isothermal titration calorimetry2019

    • 著者名/発表者名
      Susumu Uchiyama
    • 学会等名
      CALCON2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Chemistry, Manufacturing, and Control of Biopharmaceuticals2019

    • 著者名/発表者名
      Susumu Uchiyama
    • 学会等名
      2019 JSGCT
    • 招待講演
  • [学会発表] Total design of biopharmaceuticals with high quality and safety2019

    • 著者名/発表者名
      Susumu Uchiyama
    • 学会等名
      AASP2019@Suwon
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 蛋白質科学と規制科学からみるバイオ医薬品の現状と課題2019

    • 著者名/発表者名
      内山 進
    • 学会等名
      蛋白質科学会・細胞生物学会合同年会
    • 招待講演
  • [学会発表] Factors influencing Quality of Biopharmaceuticals in Pre-filled Syringes2019

    • 著者名/発表者名
      Susumu Uchiyama
    • 学会等名
      FDA workshop
    • 招待講演
  • [図書] バイオ医薬(石井明子、川西徹、長野哲雄編)2020

    • 著者名/発表者名
      鳥巣哲生、内山 進(分担執筆)
    • 総ページ数
      29-36
    • 出版者
      東京化学同人
    • ISBN
      9784807909810

URL: 

公開日: 2021-01-27  

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