計算生物学：RFdiffusionを用いた原子レベルの精度のde novo抗体設計
Nature 649, 8095 doi: 10.1038/s41586-025-09721-5
抗体は現代医学において中心的な役割を担っているにもかかわらず、エピトープ特異的な新規抗体を完全にin silicoで設計する方法は今のところ存在しない。代わりに、抗体の発見は現在、免疫感作、ランダムライブラリースクリーニング、あるいは患者からの直接抗体単離に依存している。今回我々は、ファインチューニングされたRFdiffusionネットワークを用いた計算タンパク質設計と酵母ディスプレイスクリーニングを組み合わせることで、ユーザーが指定したエピトープに原子レベルの精度で結合する、重鎖抗体可変領域（VHH）、一本鎖可変領域断片（scFv）、完全な抗体をde novoで作製できることを示す。我々は、4つの疾患関連エピトープに対するVHHバインダーの特徴を実験的に明らかにした。クライオ電子顕微鏡法によって、インフルエンザのヘマグルチニンやディフィシレ菌（Clostridium difficile）の毒素B（TcdB）を標的とするよう設計されたVHHの結合ポーズを確認した。このインフルエンザを標的とするVHHの高分解能構造によって、設計された相補性決定領域（CDR）の原子レベルの精度が確認された。最初の計算設計では中程度の親和性（Kd：数十から数百ナノモル）を示したが、OrthoRepを用いた親和性成熟により、意図したエピトープ選択性を維持したまま、Kdが数ナノモルのバインダーの作製が可能になった。我々はさらに、設計した重鎖および軽鎖のCDRを組み合わせることで、TcdBやPHOX2Bペプチド–MHC複合体に対するscFvのde novo設計を実証する。クライオ電子顕微鏡法から、2つの異なるTcdB scFvの結合ポーズが確認され、1つの設計の高分解能データから、6つのCDRループ全てのコンホメーションが原子レベルの精度で設計されていることが確かめられた。我々の手法は、構造とエピトープ標的化の両方で原子レベルの精度を備えた、完全なde novo抗体の計算的設計、スクリーニング、特性評価を行うフレームワークを確立する。
