Research Abstract

高い細胞傷害活性をもつ低分子型二重特異性抗体のセミハイスループットなスクリーニング手法

A semi high-throughput method for screening small bispecific antibodies with high cytotoxicity

2017年6月6日 Scientific Reports 7 : 2862 doi: 10.1038/s41598-017-03101-4 (2017)
高い細胞傷害活性をもつ低分子型二重特異性抗体のセミハイスループットなスクリーニング手法
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T細胞を介した細胞傷害活性を有する二重特異性抗体には、臨床で後期ステージにある腫瘍塊をも治療できる可能性がある。しかし、二重特異性抗体の細胞傷害活性は、構造および機能的特性に大きく依存する。今回我々は、がん細胞上に過剰発現する上皮成長因子受容体(EGFR)ファミリーを認識可能な抗体群、およびT細胞表面上の受容体を認識可能な抗体群から二重特異性抗体ライブラリを設計・作製し、かつ高い細胞傷害活性を示す抗体をスクリーニング可能なプロセスを構築した。我々は、発現ベクターの効率的な作製プロセス、および迅速なタンパク質調製プロセスを構築し、本手法を用いることで104種類からなるディアボディ型低分子型抗体ライブラリから既報のものよりも103倍高い細胞傷害活性を有するディアボディを複数種スクリーニングすることに成功した。さらにスクリーニングされた高活性型ディアボディ群の諸物性比較によって、標的分子、抗体の結合領域(エピトープ)、結合親和性、そして重鎖可変領域と軽鎖可変領域の連結順序が相乗的に細胞傷害活性に影響を及ぼしていることが明らかになった。本研究によって、高い細胞傷害活性を示す抗体に不可欠なルール(特性)を見出すには、スクリーニングを可能とするプロセス構築が有効であることが実証された。

Aruto Sugiyama, Mitsuo Umetsu, Hikaru Nakazawa, Teppei Niide, Tomoko Onodera, Katsuhiro Hosokawa, Shuhei Hattori, Ryutaro Asano and Izumi Kumagai

Corresponding Authors

梅津 光央
東北大学大学院 工学研究科 バイオ工学専攻

熊谷 泉
東北大学大学院 工学研究科 バイオ工学専攻

Small bispecific antibodies that induce T-cell–mediated cytotoxicity have the potential to damage late-stage tumor masses to a clinically relevant degree, but their cytotoxicity is critically dependent on their structural and functional properties. Here, we constructed an optimized procedure for identifying highly cytotoxic antibodies from a variety of the T-cell–recruiting antibodies engineered from a series of antibodies against cancer antigens of epidermal growth factor receptor family and T-cell receptors. By developing and applying a set of rapid operations for expression vector construction and protein preparation, we screened the cytotoxicity of 104 small antibodies with diabody format and identified some with 103-times higher cytotoxicity than that of previously reported active diabody. The results demonstrate that cytotoxicity is enhanced by synergistic effects between the target, epitope, binding affinity, and the order of heavy-chain and light-chain variable domains. We demonstrate the importance of screening to determine the critical rules for highly cytotoxic antibodies.

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