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2022 年度 実績報告書

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 22H02915
配分区分補助金
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 浅野 竜太郎  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80323103)
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)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
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。
本年度は、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。これまで、LH型とHL型二重特異性抗体と一方の標的抗原との二者複合体のクライオ電顕単粒子解析は、グリッドを作製する際に試料を包埋する氷が厚くなり、分解能が上がらないことが問題であった。そこで、界面活性剤のスクリーニングなどのバッファー種に加え、ブロッティング強度とタンパク質濃度のスクリーニングを行い、二重特異性抗体に適したグリッド調製の条件検討を進めた。また、もう一方の標的抗原の組換え体の調製を行った結果、高純度のサンプルが得られたため、二重特異性抗体と両標的抗原の3者複合体を調製した。続いて、この3者複合体を用いて、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。構造解析の結果、低解像度ながらLH型、HL型いずれも3次元構造を計算することはできたが、原子レベルの構造決定には至らなかった。今後、さらに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する予定である。

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

二重特異性抗体と両標的抗原の組換え体の調製に関して、研究協力者である学生の派遣等を通して、順調に進めることができた。結果、高純度の二重特異性抗体と両標的抗原の3者複合体の調製に成功し、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へと進めることができた。一方で、原子レベルの構造決定にはさらなる条件検討が必要であった。
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

原子レベルの構造決定に向けて、さらに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する。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、強力ながん細胞傷害活性をもたらす空間配置の決定を目指す。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 2件、 招待講演 7件)

  • [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 ページ: 833

    • DOI

      10.3390/ijms24010833

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [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 ページ: 3799-3805

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.2c05066

    • 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 ページ: 1837

    • DOI

      10.3390/ijms24031837

    • 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 activation.2022

    • 著者名/発表者名
      Watari H, Kageyama H, Masubuchi N, Nakajima H, Onodera K, Focia PJ, Oshiro T, Matsui T, Kodera Y, Ogawa T, Yokoyama T, Hirayama M, Hori K, Freymann DM, Komatsu N, Araki M, Tanaka Y, Sakai R.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 ページ: 7262-7262

    • DOI

      10.1038/s41467-022-34921-2

    • 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

    • DOI

      10.1016/j.ab.2022.114806

    • 査読あり
  • [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
    • 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
    • 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
  • [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
  • [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
    • 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
    • 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
    • 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
  • [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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
  • [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
  • [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
  • [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

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公開日: 2024-12-25  

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