ミニマリスト抗体ライブラリーデザインを基点とする汎用的な抗体種交差性拡張法の開発

基于极简抗体库设计的通用抗体物种交叉反应扩展方法的开发

• 批准号: 16K18295
• 负责人: 服部 峰充
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-01 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16K18295/
• 关键词: 抗体; タンパク質工学; 進化分子工学; 種交差性; 抗体医薬; 蛋白質; 蛋白質工学

本研究では、抗体医薬開発の遅延原因の一つである抗体の種交差性の低さを解決するため、必要最低限のアミノ酸残基に焦点を当てたミニマリスト抗体ライブラリーを基点とする進化分子工学的アプローチにより、抗体の種交差性を拡張する汎用的な手法の開発を目指している。本年度は、1) モデル抗体の選定及びヒト型化、2) 抗体の抗原結合に重要なアミノ酸残基の同定を行った。まず、腫瘍を標的とした抗体医薬に期待されているポドプラニン(PDPN)結合抗体の中から、ヒト由来PDPNに強い結合活性を示し、且つラット由来PDPNにも弱いながら結合する抗体を、種交差性拡張の見込みがある抗体として選定した。次に、抗体医薬開発過程において必須であるヒト型化、すなわち抗体の低免疫原性化を行った。抗体配列データベースを用いて、マウス由来抗PDPN抗体のフレームワーク配列と配列相同性の高いヒト由来抗体を選択し、抗原結合部位を形成する相補性決定領域 (CDR)の配列置換によりヒト型化を施した。PDPNを提示した細胞を用いたELISAにより、ヒト型化後においても抗原結合機能が維持されていることを確認した。次に、アラニンスキャニング法と進化分子工学手法を組み合わせたショットガンスキャニング法によりヒト型化抗PDPN抗体における抗原結合に関与するアミノ酸残基の網羅的な同定を試みた。CDR中の各アミノ酸残基について、Ala/Serもしくは野生型アミノ酸となるようにランダム化した抗体ライブラリーを作製し、ファージ提示法を用いて、抗原提示細胞に対する生体外選択を行った。選択されたクローンの配列を確認することで、抗原結合部位における各アミノ酸残基の抗原結合寄与度を算出し、ミニマリスト抗体ライブラリー設計の基盤となる情報を得ることに成功した。

This study aims to address the reasons for the delay in the development of antibody drugs, address the low level of antibody species diversity, focus on the minimum necessary amino acid residues, and develop a general approach to antibody species diversity in evolutionary molecular engineering. This year, we have conducted research on 1) the selection and typing of antibodies, and 2) the identification of acid residues important for antigen binding of antibodies. Antibodies are expected to bind to PDPN (PDPN), which has strong binding activity and weak binding activity. Antibodies are expected to bind to PDPN, which has strong binding activity. In addition, the antibody development process must be carried out in order to reduce the immunogenicity of the antibody. The antibody alignment pattern is used to determine the alignment of anti-PDPN antibodies and the alignment identity of anti-PDPN antibodies is determined by the complementary domain (CDR) alignment substitution. PDPN indicates that the antigen-binding function of the cells is maintained by ELISA. In this paper, we try to determine the relationship between antigen binding and the capture of amino acid residues in anti-PDPN antibody by evolutionary molecular engineering method. The amino acid residues in the CDR were selected from wild type amino acid residues, Ala/Ser residues, and the antibody residues were selected from wild type amino acid residues. The sequence of the selected antibody was confirmed, and the antigen binding degree of each acid residue was calculated.