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2020 年度 実施状況報告書

低分子化合物の超高感度測定を目指す抗メタタイプ抗体の効率的創出システムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 19K07033
研究機関神戸薬科大学

研究代表者

大山 浩之  神戸薬科大学, 薬学部, 講師 (80572966)

研究分担者 森田 いずみ  神戸薬科大学, 薬学部, 講師 (20299085)
小林 典裕  神戸薬科大学, 薬学部, 教授 (90205477)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード抗体工学 / 抗メタタイプ抗体 / ファージ提示
研究実績の概要

免疫測定法は、簡便かつ迅速に多検体の分析試料を処理することが可能であり、臨床検査や診断薬に多用される。サンドイッチ型のELISAは異なる2種の抗体を用いることで高い感度や特異性が得られる。しかし、ステロイドなどの低分子化合物はその分子サイズゆえにサンドイッチ型ELISAへの適用は原理的に困難であった。このため競合型ELISAでの測定に頼らざるをえないが、抗原抗体複合体を認識する抗メタタイプ抗体が得られるならばサンドイッチ型ELISAの構築が可能となる。しかし、動物を免疫する従来法では複合体が血中で解離することにより、目的の抗体は得がたいことが予想された。そこで、本申請研究ではアルドステロン(Ald)をモデル抗原として、単一ドメイン抗体ライブラリーをファージ提示させたのち、抗メタタイプ活性を有するファージの選択を試みた。まず、抗Ald抗体をペプシン処理して得られたF(ab’)2フラグメントを96ウェルプレートに固定化したのち、Aldを加えてインキュベートしたのち培地を添加した。ここへライブラリーを寒天培地に塗布して得られた大腸菌のコロニーおよびヘルパーファージを加えて培養し、抗体提示ファージを調製しつつ、自作のNanoLucルシフェラーゼ融合抗ファージscFvにより抗メタタイプ活性を有するファージを発光強度からモニタリングした。ライブラリーのうち計1880種のコロニーについて調べたところ、10万カウント以上の発光強度を示すウェルは26種であった。これらの抗体提示ファージのうち良好な反応性を示すクローンについてELISAによりAld-抗Ald抗体複合体に対する反応性を詳細に検討した。その結果、抗Ald F(ab’)2を固定化したウェルにおいて、Ald (100 ng/assay) 存在下で非存在下に比べ約2倍高いシグナルを示すファージクローンが8種得られた。

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

2020年度の計画では、変異scFv抗体ライブラリーを用いて得られた変異抗体クローン7種について、これらを用いるELISAの感度向上を目的とした2次変異抗体ライブラリーの構築と新たな変異抗体の選択を予定していた。しかし、新型コロナウイルス感染症の影響により、大規模スクリーニングに必要な人手と時間が失われた結果、研究計画の再考を余儀なくされた。そこで、抗原抗体複合体のような複雑な構造変化を認識するのに有利な構造を有する単一ドメイン抗体のライブラリーを新規に調製し、scFvライブラリーから得られた変異体のAld存在下/非存在下での反応性を上回るファージクローンの探索を試みている。今のところ、スクリーニング数が不十分であるが、わずか2000クローンに満たない検索で高いシグナルを示す変異体が得られていることから、スクリーニングを重ねることでより有望なファージクローンの選択が可能ではないかと期待している。

今後の研究の推進方策

研究開始当初はIgG抗体を低分子化したF(ab’)2を固定化抗体として用いていたが、目的の複合体を認識しない非特異的なファージが多く選択されており、期待する抗メタタイプ活性を有する変異体の取得には至っていない。このようなファージの検出を低減させる目的として固定化抗体の低分子化を検討している。具体的には、F(ab’)2よりもさらに低分子化した人工の抗体分子である一本鎖Fvフラグメント(scFv)の活用を考えているが、scFvはプレート表面への直接固定化により抗原結合能が低下することが明らかになった。今後の推進方策としてscFvのC末端にできる限り小さなペプチドタグを導入した融合タンパク質を調製し、抗原結合能を維持した状態でプレートへの間接的な固定化を試みる予定である。この融合タンパク質の調製には既に着手しており、大量生産に向けて準備中である。

次年度使用額が生じた理由

コロナ禍で予定していた計画通りに研究を進めることが難しかったが、研究環境が改善しつつあり、当初の計画を遂行するために補助金を有効活用し、次年度使用額とすることとした。次年度に必要な試薬を購入することで、有効に活用する計画である。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2020

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Clonal array profiling of scFv-displaying phages for high-throughput discovery of affinity-matured antibody mutants2020

    • 著者名/発表者名
      Kiguchi Yuki、Oyama Hiroyuki、Morita Izumi、Morikawa Mai、Nakano Asuka、Fujihara Wakana、Inoue Yukari、Sasaki Megumi、Saijo Yuki、Kanemoto Yuki、Murayama Kaho、Baba Yuki、Takeuchi Atsuko、Kobayashi Norihiro
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-020-71037-3

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Immunochemical monitoring of psilocybin and psilocin to identify hallucinogenic mushrooms2020

    • 著者名/発表者名
      Morita Izumi、Oyama Hiroyuki、Kiguchi Yuki、Oguri Akari、Fujimoto Natsumi、Takeuchi Atsuko、Tanaka Rie、Ogata Jun、Kikura-Hanajiri Ruri、Kobayashi Norihiro
    • 雑誌名

      Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis

      巻: 190 ページ: 113485~113485

    • DOI

      10.1016/j.jpba.2020.113485

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Seeking high-priority mutations enabling successful antibody-breeding: systematic analysis of a mutant that gained over 100-fold enhanced affinity2020

    • 著者名/発表者名
      Oyama Hiroyuki、Kiguchi Yuki、Morita Izumi、Yamamoto Chika、Higashi Yuka、Taguchi Miku、Tagawa Tatsuya、Enami Yuri、Takamine Yuriko、Hasegawa Hanako、Takeuchi Atsuko、Kobayashi Norihiro
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-020-61529-7

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] PM Q-probe: A fluorescent binding protein that converts many antibodies to a fluorescent biosensor2020

    • 著者名/発表者名
      Dong Jinhua、Miyake Chihiro、Yasuda Takanobu、Oyama Hiroyuki、Morita Izumi、Tsukahara Tomoya、Takahashi Masaki、Jeong Hee-Jin、Kitaguchi Tetsuya、Kobayashi Norihiro、Ueda Hiroshi
    • 雑誌名

      Biosensors and Bioelectronics

      巻: 165 ページ: 112425~112425

    • DOI

      10.1016/j.bios.2020.112425

    • 査読あり
  • [学会発表] 抗体を蛍光免疫センサーQ-body化可能なタンパク質PM-Q-probeによる各種バイオマーカーの測定2020

    • 著者名/発表者名
      上田宏, 董金華, 三宅千絢, 安田貴信, 橋昌樹, 大山浩之, 森田いずみ, 小林典裕
    • 学会等名
      化学工学会第51回秋季大会
  • [学会発表] 高感度な発光ELISAを目的とするscFv融合用レポーター酵素の比較検討2020

    • 著者名/発表者名
      大山浩之, 木口裕貴, 森田いずみ, 丹羽俊文, 小林典裕
    • 学会等名
      第70回日本薬学会関西支部総会・大会
  • [学会発表] マジックマッシュルーム中シロシビン、シロシンのELISA2020

    • 著者名/発表者名
      森田いずみ, 大山浩之, 木口裕貴, 田中理恵, 花尻(木倉)瑠理, 小林典裕
    • 学会等名
      第70回日本薬学会関西支部総会・大会
  • [学会発表] VH-FR1へのアミノ酸挿入による抗コルチゾールscFvの試験管内親和性成熟2020

    • 著者名/発表者名
      木口裕貴, 大山浩之, 森田いずみ, 小林典裕
    • 学会等名
      第70回日本薬学会関西支部総会・大会

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公開日: 2021-12-27  

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