| 研究課題/領域番号 |
17K08069
|
|---|
| 研究機関 | 北海道大学 |
|---|
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)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
|
| 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 |
|---|
| 研究実績の概要 |
本研究では、抗体の親和性・特異性を制御するための論理的分子設計手法の確立を目指している。具体的に本研究課題では、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）と中和モノクローナル抗体S139/1との複合体構造を用いて、分子動力学（MD）計算から得られる結合自由エネルギーを指標に抗体の結合能を改変し、エスケープ変異株や複数の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、S139/1存在下でA/Victoria/3/75 (H3N2)（Vic株）を培養すると、HAの158番目にアミノ酸変異を持つエスケープ変異体（HA_vic158）が分離されることを明らかにした。本年度は、昨年度に引き続き、S139/1がHA_vic158に再結合できるよう、S139/1の改変を試みた。複合体構造の解析により、アミノ酸置換したHA_vic158の158番目の残基は、S139/1のL鎖CDR3と物理的に衝突するとが判明した。この衝突を回避するため、公共データベースに登録されている抗体の構造からL鎖CDR3をすべて抽出した後、S139/1のL鎖CDR3に移植し、改変S139/1の構造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との親和性を結合自由エネルギー計算により評価した。結果、強い相互作用を示す改変S139/1は得られなかった。そこでさらに、改変S139/1のH鎖の結合領域にアミノ酸置換を網羅的に導入し、親和性が上がる構造を選抜した。これらの改変S139/1とHA_vic158との複合体に対してMDシミュレーションを行い、現在結合自由エネルギー解析を行っている。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
当初は、HA_vic158とS139/1との結合構造を初期構造に分子シミュレーションを行い、親和性増強が期待されるS139/1側の残基位置およびアミノ酸を同定する戦略で研究を進めていた。しかしながら、実際研究を進めると、この戦略では所望する抗体の設計は難しいことが分かってきた。一方、上述したようにエスケープ変異による構造への影響を再度調べてみると、HA上の158番目の残基はアミノ酸置換によって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戦略を軌道修正した。しかしこの戦略だけでも不十分であり、さらに軌道修正を行った。分子動力学シミュレーションにも想定以上に時間がかかっており、進捗状況としては遅れている状況である。
|
| 今後の研究の推進方策 |
上述したように、期待通りの結果が得られていないことから、再度プロトコルのブラッシュアップを行った。したがって、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)組換え抗体の作出とin vitroでの評価、
に関して当初の予定より遅れているが、できる限り申請書の計画に従って研究を推進していく。
|
| 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。
|
