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2023 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 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)
浅野 竜太郎  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80323103)
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。
本年度も、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。前年度までに、二重特異性抗体と両標的抗原の3者複合体の調製法を確立し、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を行ったが、原子レベルの構造決定には到らなかった。そこで、引き続き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した。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、解析を進めた結果、LH型とHL型の構造の違いを明確に示す3者複合体の3次元構造を得ることに成功した。今後さらなる精密解析により、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の解明につながることが期待される。

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

条件検討等により、高活性のLH型と低活性のHL型二重特異性抗体の構造の違いを明確に示す3者複合体の3次元構造を得ることに成功した。今後さらなる精密解析により、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の解明につながることが期待されるが、得られた情報に基づく高活性の二重特異性抗体のデザインにはまだ至っていない。
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

さらなる精密解析により、強力ながん細胞傷害活性をもたらし得る二重特異性抗体と両標的抗原の空間配置の解明を目指す。並行して、本成果を原著論文とし纏める。至適な空間配置の解明に目途がつき次第、得られた情報に基づく高活性の二重特異性抗体のデザインに向けて、他の抗体の抗原結合部位を組み合わせた二重特異性抗体の網羅的な調製に着手する予定である。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2023

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件、 招待講演 6件)

  • [雑誌論文] Construction of IgG_Fab2 bispecific antibody via intein-mediated protein trans-splicing reaction.2023

    • 著者名/発表者名
      Yamada, R., Nakahara, I., Kumagai, I. Asano, R. Nakanishi, T., Makabe, K.*
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 ページ: 15961

    • DOI

      10.1038/s41598-023-43110-0

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Functional integration of protein A binding ability to antibody fragments for convenient and tag-free purification2023

    • 著者名/発表者名
      Kuwahara A., Nazuka M., Kuroki Y., Ito K., Watanabe S., Kumagai I., Asano R.
    • 雑誌名

      Bioengineered

      巻: 14 ページ: 2259093

    • DOI

      10.1080/21655979.2023.2259093

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cancer therapeutic trispecific antibodies recruiting both T and natural killer cells to cancer cells2023

    • 著者名/発表者名
      Kimura K., Kuwahara A., Suzuki S., Nakanishi T., Kumagai I., Asano R.
    • 雑誌名

      Oncol. Rep.

      巻: 50 ページ: 212

    • DOI

      10.3892/or.2023.8649

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Multistep conformational changes leading to the gate opening of light-driven sodium pump rhodopsin2023

    • 著者名/発表者名
      Sato Y., Hashimoto T. , Kato ., Okamura A., Hasegawa K., Shinone T., Tanaka Y., Tanaka Y., Tsukazaki T., Tsukamoto T., Demura M., Yao M., Kikukawa T.
    • 雑誌名

      J. Biol. Chem.

      巻: 299 ページ: 105393

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2023.105393

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structural and molecular insight into antibody recognition of dynamic neoepitopes in membrane tethered MUC1 of pancreatic cancer cells and secreted exosomes2023

    • 著者名/発表者名
      Wakui H., Yokoi Y., Horidome C., Ose T., Yao M., Tanaka Y., Hinou H., Nishimura S-I.
    • 雑誌名

      RSC Chemical Biology

      巻: 4 ページ: 564-572

    • DOI

      10.1039/D3CB00036B

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 蛋白質連結と特異的ペアリングによる多様な二重特異性抗体の構築技術2023

    • 著者名/発表者名
      真壁幸樹
    • 学会等名
      第二回日本抗体学会学術大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 蛋白質連結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
      CHEMINAS48
    • 招待講演
  • [学会発表] 蛋白質連結技術によるIgG型二重特異性抗体の作製におけるFcエンジニアリング2023

    • 著者名/発表者名
      真壁幸樹
    • 学会等名
      第96回日本生化学会大会
    • 招待講演
  • [学会発表] がん治療薬を指向したマルチバレント抗体の設計とバイオセンサへの展開2023

    • 著者名/発表者名
      浅野竜太郎
    • 学会等名
      第96回日本生化学会大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 抗体工学が拓く次世代バイオ医薬品とバイオセンサー2023

    • 著者名/発表者名
      浅野竜太郎
    • 学会等名
      第48回セルセラピーセミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] Structural insights into proteins from marine natural products that activate cytokine receptors2023

    • 著者名/発表者名
      田中良和
    • 学会等名
      International Symposium on Advanced and Sustainable Science and Technology
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Molecular basis of the hyper-activity of anti-cancer bispecific antibody due to domain rearrangement revealed by cryo-EM2023

    • 著者名/発表者名
      Kyohei Sato, Ryutaro Asano, Koki Makabe, Izumi Kumagai, Takashi Matsui, Shiro Uehara, Atsushi Tsugita, Takeshi Yokoyama, Yoshikazu Tanaka
    • 学会等名
      第61回日本生物物理学年会
  • [学会発表] Functional integration of protein A binding ability to an anti-CD3 scFv and its application to small bispecific antibodies2023

    • 著者名/発表者名
      Misae Nazuka, Atsushi Kuwahara, Izumi Kumagai, Ryutaro Asano
    • 学会等名
      Antibody Engineering and Therapeutics 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of therapeutic single chain antibody sensing system for bioprocess monitoring2023

    • 著者名/発表者名
      Mai Hamasaki, Ryutaro Asano, Kazunori Ikebukuro, Koji Sode
    • 学会等名
      Biosensors 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] プロテインA 精製が可能な抗CD3 scFv の開発と低分子二重特異性抗体への応用2023

    • 著者名/発表者名
      名塚 美冴, 桒原 徳, 熊谷 泉, 浅野 竜太郎
    • 学会等名
      第二回日本抗体学会学術大会

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公開日: 2024-12-25  

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