| 研究課題/領域番号 |
17K08069
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
五十嵐 学 北海道大学, 人獣共通感染症リサーチセンター, 准教授 (10374240)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | インフルエンザ / ウイルス / 抗体 / 分子動力学計算 / 分子モデリング / 分子間相互作用 / 親和性 / 結合自由エネルギー |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、インフルエンザウイルスの表面糖蛋白質ヘマグルチニン（HA）と異なる複数のHA亜型のウイルスに対して中和活性を示すモノクローナル抗体S139/1との複合体構造をモデルとして、計算機上で抗体の親和性・特異性を制御する手法の確立を目指している。具体的には、分子シミュレーションから得られる結合自由エネルギーを指標に、HAに対する抗体の認識能を改変し、エスケープ変異株やより多くのHA亜型のウイルスを中和する抗体の設計を試みている。このような立体構造を基盤に既存抗体の親和性・特異性を改変する技術は、様々な人獣共通感染症の診断・治療研究へ幅広く応用されることが想定される。
これまで、A/Victoria/3/75 (H3N2)（Vic株）をS139/1存在下で培養すると、HA上158番目と193番目の残基位置にアミノ酸置換を持つエスケープ変異株が分離されることを実験により明らかにした。平成29年度は、Vic株の158番目にアミノ酸置換が起きたエスケープ変異体のHA（HA_vic158）に対して、S139/1が再結合できるようにS139/1の改変を試みた。はじめに、HAとS139/1の複合体構造に、計算機上でアミノ酸置換を導入し、HA_vic158とS139/1との結合構造を観察した。その結果、エスケープ変異した158番目のアミノ酸残基はS139/1のL鎖CDR3と物理的に衝突することが分かった。そこで、S139/1のL鎖CDR3のみを、構造が決定されている抗体のL鎖CDR3に入れ替えた分子モデルを計算機上で網羅的に構築した。これらの改変S139/1とHA_vic158との親和性を計算した結果、S139/1と野生型vic株HAの親和性と同等の指標を示す、改変S139/1が複数存在していた。現在、分子シミュレーションを行い、より詳細な結合自由エネルギーを計算している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
当初は、計算機上でHAにアミノ酸置換を導入したHA_vic158とS139/1との結合構造を初期構造として分子シミュレーションを行い、親和性増強が期待されるようなS139/1側のアミノ酸残基を同定するストラテジーで研究を進めていた。しかしながら、実際にシミュレーションを行い研究を進めてみると、このストラテジーでは親和性増強が期待されるアミノ酸の同定は難しいこと、すなわち所望する抗体の設計は難しいことが分かった。一方、上述したように初期構造を見直してみると、エスケープ変異した158番目のアミノ酸残基はS139/1のL鎖CDR3と物理的に大きく衝突することが分かった。そこで、L鎖CDR3をまるごと入れ替える方向にストラテジーを修正した。さらに、分子シミュレーションに想定以上の時間がかかってしまっており、進捗状況としてはやや遅れている。
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| 今後の研究の推進方策 |
上述したようにシミュレーションの初期構造の構築ついて手法の見直を行った。しかしながら、本年度以降に行う予定の
(1)結合自由エネルギー計算を指標にした抗体の中和能の予測、
(2)中組換え抗体の作出とin vitroでの評価、
に関しては当初の予定通り推進することに影響はない。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
（次年度使用額が生じた理由）
当初予定していた方法を変更したこと、分子シミュレーションに要する時間が想定以上にかかってしまったことにより、抗体分子設計を開始する時期が遅れ、ソフトウェアの購入時期も遅れてしまった。これに伴い、成果が出るのも遅れ、旅費分も次年度の使用予定となった。
（使用計画）
当初の計画通り、抗体の分子設計を行うため、専用ソフトウェアを導入する。本年度は学会に参加し、成果発表も行う。
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