次世代医薬開発に向けた抗体工学の最前線

Frontier of Antibody Engineering for Next-generation Therapeutics

【第Ⅰ編　総論】
第1章　抗体医薬の現状と課題　浜窪隆雄
1　はじめに
2　がん治療薬としての抗体医薬
3　個別化とコンパニオン診断
4　PETイメージングと放射線抗体療法(Radio-immunotherapy;RIT)
5　がん微小環境,治療抵抗性
6　免疫療法(イムノセラピー)
7　おわりに

第2章　次世代に向けた抗体医薬品開発　熊谷　泉
1　はじめに
2　抗体医薬品の特徴
3　高価な抗体医薬品
4　抗体工学技術の展開
4.1　抗原親和性の向上
4.2　エフェクター作用の増強
4.3　二重特異性抗体
4.4　コンジュゲート抗体(ADC)
5　抗体の低分子化と新規なスキャフォールド
6　次世代抗体医薬開発と抗体工学の進展
6.1　二重特異性ディアボディ
6.2　EGFRとCD3を標的とした二重特異性ディアボディ
7　おわりに

第3章　抗体医薬特許のトレンドと留意点　宍戸知行,奥野彰彦
1　はじめに
2　抗体医薬について
2.1　抗体医薬の定義
2.2　抗体医薬の市場
2.3　抗体医薬の種類
2.4　最近の動き(協和発酵のポテリジェント(登録商標)技術)
3　抗体医薬に関する各国特許の状況
3.1　特許成立件数の推移
3.2　Amgen及びGenentech等の最新出願の特許請求項記載様式
3.3　米国等における抗体の審査基準
3.4　記載要件不備の米国での判決例(Centocor Ortho Biotech, Inc. v. Abbott Laboratories (Fed. Cir. 2011))
3.5　抗体技術に関する最新米国特許
3.6　侵害事件で有用な情報
4　まとめ(欧米企業の特許地雷戦略)

【第Ⅱ編　抗体の改変技術】
第4章　親和性の向上
1　Antibody Informatics　白井宏樹,黒田大祐
1.1　はじめに
1.2　創薬におけるBioinformatics
1.3　抗体創薬における蛋白質科学上の問題点
1.4　抗原設計
1.4.1　安定な蛋白質の調製
1.4.2　native構造の保持
1.4.3　良い抗体が取得できない場合の対応
1.5　抗体設計
1.5.1　FR変換
1.5.2　凝集性回避
1.5.3　親和性向上
1.6　抗体優先順位付け
1.7　T cellエピトープ検出と抗原性予測
1.8　実験データ解釈,抗体作用メカニズム解析
1.9　蛋白質(抗原)構造のモデリング
1.9.1　ホモロジーモデリング
1.9.2　フラグメントアセンブリ
1.9.3　ab initio法
1.10　抗体モデリング
1.10.1　FR
1.10.2　CDR
1.10.3　CDR-H3
1.10.4　抗体モデリングサーバー
1.11　抗体-抗原相互作用のモデリング
1.12　抗体モデルからのエピトープ予測
1.13　抗原蛋白質のパートナー分子との結合部位予測
1.14　データベース
1.14.1　IMGT
1.14.2　Abysis
1.14.3　DIGIT
1.14.4　Ig-Base
1.14.5　IEDB
1.14.6　Antibodypedia
1.14.7　Antibody Registry Project
1.15　おわりに
2　ファージ提示系による親和性の向上　中西　猛,真田英明,熊谷　泉
2.1　はじめに
2.2　抗体のファージ提示系
2.3　変異導入ライブラリーの構築
2.4　バイオパニング
2.5　親和性向上の実際
2.6　おわりに
3　ファージ抗体ライブラリーを用いた抗体医薬開発　黒澤良和
3.1　ファージ抗体ライブラリーを使用するに際して
3.2　ファージ抗体ライブラリーの遺伝子ソース
3.3　抗体ライブラリーの作製
3.4　抗体ライブラリーのスクリーニング
3.5　ファージ抗体ライブラリーの応用例1―癌特異抗原の網羅的同定とその抗原に対する抗体の単離―
3.6　ファージ抗体ライブラリーの応用例2―ヒト体内のインフルエンザウイルスに対する中和抗体レパートリー解析―
3.7　今後のファージ抗体ライブラリーの利用分野―この技術を利用しようとする皆様へ―
4　酵母による抗体フラグメントおよび抗体様結合性タンパク質の改変技術　石井　純,荻野千秋,近藤昭彦
4.1　はじめに
4.2　酵母細胞表層提示系による親和性の改変
4.3　酵母シグナル伝達系を利用した親和性の改変
4.3.1　酵母シグナル伝達を利用したタンパク質間相互作用検出系
4.3.2　競合タンパク質発現による親和性の強化
4.4　おわりに
5　無細胞提示系による低分子抗体の試験管内進化　土居信英
5.1　はじめに
5.2　リボソーム提示系(ribosome display)
5.3　mRNA提示系(mRNA display)
5.4　DNA提示系(DNA display)
5.5　無細胞提示系の比較
5.6　おわりに

第5章　免疫原性の低減
1　低免疫原性を示す新規低分子高機能型抗体(イムノトキシン)の開発　永井　拓
1.1　毒素タンパク質
1.2　融合抗体としてのイムノトキシン
1.3　イムノトキシンの問題点
1.4　低免疫原性をもつ毒素の作製
1.4.1　緑膿菌外毒素とその変異体
1.4.2　PEのエピトープ解析に基づく低免疫原性PEの作製
1.4.3　植物由来リボソーム不活性化タンパク質
1.4.4　リシンのエピトープ領域と構造・機能相関
1.4.5　T細胞エピトープを変異させたリコンビナントタイプ抗EpCAM-ボウガニンイムノトキシン
1.4.6　ジフテリア毒素(モノADPリボシルトランスフェラーゼ)
1.5　ポリエチレングリコール(PEG)化イムノトキシン
1.6　今後の展望

第6章　安定性・体内動態制御
1　抗体の安定性の向上　内山　進,山内美夏,福井希一
1.1　抗体の安定性上昇の必要性
1.2　抗体の安定性―構造安定性とコロイド安定性―
1.3　抗体の構造安定性と凝集性
1.4　抗体改変による構造安定性の向上
1.4.1　ファージディスプレイ法を用いた抗体の安定性向上
1.4.2　立体構造に基づくアミノ酸残基置換による凝集安定性の向上
1.4.3　各手法による安定性向上メカニズム
1.5　溶媒最適化による安定性向上
1.5.1　pH,イオン強度の最適化による安定化
1.5.2　界面活性剤の添加による安定化
1.5.3　糖の添加による安定化
1.6　抗体溶液の安定性評価のための指標としての第2ビリアル係数
2　リサイクリング抗体技術を用いた次世代抗IL6受容体抗体の創製とその応用　井川智之,服部有宏
2.1　抗IL-6受容体抗体による関節リウマチの治療効果と次世代抗体の必要性
2.2　抗体リサイクル技術のコンセプトと次世代トシリズマブへの応用
2.3　pH依存的にIL-6受容体に結合するpH依存的結合トシリズマブの作製
2.4　トシリズマブ(TCZ)およびpH依存的結合トシリズマブ(PH-TCZ)のノーマルマウスにおける血漿中抗体濃度推移
2.5　トシリズマブ(TCZ)およびpH依存的結合トシリズマブ(PH-TCZ)の膜型IL-6受容体発現マウスにおける血漿中抗体濃度推移
2.6　トシリズマブ(TCZ)およびpH依存的結合トシリズマブ(PH-TCZ)のヒト可溶型IL-6受容体持続注入マウスモデル投与時における可溶型ヒトIL-6受容体漿中濃度推移
2.7　カニクイザルを用いたpH依存的結合抗IL-6受容体抗体のPK/PD評価(1)
2.8　カニクイザルを用いたpH依存的結合抗IL-6受容体抗体のPK/PD評価(2)
2.9　SA237:抗体リサイクル技術を適用した次世代抗IL-6受容体抗体
2.10　抗体リサイクル技術を適用した次世代抗体の創製
3　FcRn結合性を利用した次世代抗体医薬品の体内動態制御　石井明子,鈴木琢雄,多田　稔
3.1　はじめに
3.2　FcRnによる抗体医薬品の体内動態制御機構
3.2.1　抗体医薬品の体内動態の特徴およびFcRnによるリサイクリングの機構
3.2.2　FcRnの構造および発現部位
3.3　FcRnとの結合性を利用した次世代抗体医薬品の開発動向
3.3.1　Fc領域アミノ酸改変によるIgG型抗体の血中半減期延長
3.3.2　FcRn結合性の付与による低分子抗体の血中半減期延長
3.4　FcRn結合親和性改変:血中半減期延長以外の有用性
3.4.1　FcRn結合親和性改変による皮下投与後バイオアベイラビリティーの向上
3.4.2　FcRn結合親和性改変の腫瘍局所での利用効率への影響
3.4.3　血中半減期短縮によるイメージング用抗体の作製
3.5　FcRn結合性を利用した次世代抗体医薬品の開発・評価における課題
3.6　おわりに

第 7 章　低分子抗体
1　タンパク質工学を駆使した低分子抗体の高機能化　浅野竜太郎,熊谷　泉
1.1　はじめに
1.2　低分子抗体
1.3　低分子抗体の高機能化
1.3.1　変異導入
1.3.2　修飾
1.3.3　分子設計
1.4　巻き戻し法を用いた低分子抗体の調製
1.5　巻き戻し法を用いた低分子がん治療抗体の開発
1.6　おわりに
2　ラクダ科動物由来天然起源シングルドメイン抗体(VHH抗体)の開発　宮﨑誠生,伊東祐二,萩原義久
2.1　はじめに
2.2　様々なシングルドメイン抗体
2.3　実験動物としてのラクダ科動物
2.4　VHH抗体の優れた特徴
2.5　VHH抗体取得の試み
2.6　おわりに
3　新規分子骨格を用いた分子標的分子のデザイン―新規なスキャフォールドの利用―　橋口周平,杉村和久
3.1　はじめに
3.2　アフィボディー(Affibody)
3.3　フィブロネクチンの一部を分子骨格とした人工抗体
3.4　アンチカリン
3.5　アンキリン反復を改変した人工抗体(DARPins)
3.6　システインノットタンパク質(Cysteine knot miniproteins)
3.7　可変性リンパ球受容体(variable lymphocyte receptor:VLR)
3.8　サロボディ(Surrobodies)
3.9　特定のペプチド構造を移植した新規分子の作製(Epitope backbone grafting design)
3.10　おわりに

第8章　その他新機能抗体
1　二重特異性がん治療抗体の開発　浅野竜太郎,熊谷　泉
1.1　はじめに
1.2　二重特異性抗体の作製
1.3　低分子型二重特異性抗体
1.4　IgG様二重特異性抗体
1.5　高機能性diabody型二重特異性抗体の開発
1.6　diabody型二重特異性抗体の高機能化
1.7　おわりに
2　糖鎖制御による抗体医薬品の差別化　加藤明文,矢木宏和,加藤晃一,飯田　茂,中村和靖
2.1　はじめに
2.2　抗体医薬の薬効発現に重要なADCC
2.3　POTELLIGENTⓇ技術とは
2.4　POTELLIGENTⓇ技術のメリット
2.5　抗体医薬品における糖鎖制御の重要性
2.6　POTELLIGENTⓇ抗体の臨床開発
2.7　おわりに
3　タンデムFc型改変によるエフェクター機能の向上　金子　要,増保安彦
3.1　はじめに
3.2　タンデムFc型改変抗体
3.3　TNF-α活性阻害の創薬
3.4　TNFR2-Fc-Fcの構造
3.5　TNFR2-Fc-Fcのエフェクター活性
3.6　おわりに
4　アミノ酸置換による抗体エフェクター活性の増強　石黒敬弘
4.1　はじめに
4.2　抗体のエフェクター機能
4.3　アミノ酸改変によるADCC,ADCPの増強技術
4.4　アミノ酸改変によるCDCの増強技術
4.5　エフェクター活性の増強技術を適用した抗体医薬の臨床開発状況
4.6　今後の展望
5　薬物結合抗体医薬品の開発　大内　香
5.1　はじめに
5.2　薬剤結合抗体
5.3　90Y-イブリツモマブと131I-トシツモマブ
5.4　ゲムツズマブオゾガマイシン
5.5　ブレンツキシマブ-ベドチン
5.6　TDM-1
5.7　おわりに
6　RI標識抗体医薬品の臨床の現状と展望　織内　昇
6.1　はじめに
6.2　RI標識抗体のがん治療への応用
6.2.1　抗体治療へのRI標識化合物の応用
6.2.2　RI標識抗体医薬品による治療
6.3　治療用のRI
6.4　RI標識抗体を用いる治療の問題点と将来展望
6.5　おわりに
7　放射性同位元素(RI)または光増感化合物結合抗体によるがん治療の可能性　小林久隆
7.1　はじめに
7.2　抗体を用いた標的特異的細胞殺傷性物質の運搬
7.3　放射性同位元素標識抗体を用いたがん治療の戦略
7.4　光増感剤標識抗体を用いたがん治療の戦略
7.5　光線免疫療法(Photo-immunotherapy)の実際
7.6　まとめ
8　抗体付加DDS製剤の基本的研究　松村保広
8.1　はじめに
8.2　ミサイル療法の成功と不成功
8.3　がんの間質と血液凝固
8.4　がん間質に対するモノクローナル抗体および,抗がん剤・抗体複合体
8.5　がん間質ターゲティング療法Cancer Stromal Targeting(CAST) therapyの提唱

【第Ⅲ編　抗体の作製技術】
第9章　ヒトリンパ球をソースとする高活性抗体作製法　高田賢蔵,中島款冬
1　はじめに
2　抗体ソースとしてのヒト血液リンパ球
3　EBVを用いた抗体作製:従来法
4　イーベックの抗体作製法
4.1　リンパ球ライブラリーによる目的抗体作製に適切なドナーの選別
4.2　血液リンパ球からの目的抗体産生リンパ球の単離
5　EBV法で作製する抗体の特徴
6　おわりに

第10章　次世代ハイブリドーマテクノロジー　湊元幹太,冨田昌弘
1　従来のハイブリドーマテクノロジー
2　次世代ハイブリドーマテクノロジー
2.1　B細胞ターゲティング法
2.2　マルチターゲティング法
2.3　立体構造特異的ターゲティング法
3　抗体医薬への応用

第11章　体外免疫法を基盤とした高速抗体取得法RAntIS　吉見達成,山﨑侑彦
1　はじめに
2　抗原特異的なモノクローナル抗体の一般的な作製方法
3　RAntISの技術概要
3.1　RAntISとは
3.2　体外免疫法
3.3　scFv構築とタンパク質発現
4　RAntISの実施例
4.1　タンパク質抗原の場合
4.2　ペプチド抗原の場合
5　体外免疫法とハイブリドーマ法の組合せ
5.1　体外免疫法によるIgG取得の実施例
5.2　anti-HEL IgGの親和性比較
6　完全ヒト抗体作製への応用
6.1　ヒトPBMCを材料とした体外免疫法の概要
6.2　抗ヒトタンパク質-ヒトscFv作製実施例
7　おわりに

第12章　ヒト抗体を産生するtransgenic (tg-)mouseの開発　西　義介
1　はじめに
2　何故XenoMouseか?
3　Xenomouseの創製
4　Xenomouseの特長
5　他のtg mouse
5.1　GenPharm mouse
5.2　Kirin mouse
5.3　KM-mouse
5.4　Xenomouseが作る抗体医薬
6　おわりに

第13章　ニワトリ抗体ライブラリーからの高親和性抗体の作製　金山直樹,大森　齊
1　はじめに
2　ニワトリB細胞株DT40を抗体作製に用いる利点
3　改変細胞株DT40—SWを用いたin vitro抗体作製システム
4　DT40システムにおける抗体の親和性成熟
5　DT40システムを用いた任意の抗体の親和性成熟
6　DT40を用いたヒト型抗体作製
7　今後の展開

【第Ⅳ編　評価技術】
第14章　抗体のクロマトグラフィー分離プロセス　山本修一
1　はじめに
2　バイオ医薬品精製プロセスのプラットフォーム
3　クロマトグラフィーの原理
3.1　アフィニティクロマトグラフィー操作
3.2　勾配溶出
3.3　段階溶出
3.4　フロースルークロマトグラフィー
4　クロマトグラフィーの形状
5　ハイスループットプロセス開発(プロセス開発の加速)
6　おわりに

第15章　統計的スクリーニング法によるタンパク質医薬品の製剤設計　本田真也,馮　延文
1　はじめに
2　添加剤によるタンパク質の安定化
2.1　緩衝液
2.2　糖およびポリオール
2.3　界面活性剤
2.4　塩
2.5　ポリエチレングリコール
2.6　高分子
2.7　金属イオン
2.8　アミノ酸
3　製剤化条件の探索方法
3.1　古典的スクリーニング法
3.2　ハイスループットスクリーニング法
3.3　統計的スクリーニング法
3.3.1　研究事例1
3.3.2　研究事例2
4　おわりに

第16章　次世代抗体開発を指向した抗原抗体相互作用解析　津本浩平
1　はじめに
2　変異導入解析が明らかにした抗原抗体相互作用の特徴
3　シガトキシン抗体:ポリエーテル化合物をどのように認識するか
4　プロテインマニピュレーション:可溶化技術の開発と作用機序の解明
5　おわりに

第17章　マススペクトロメトリーによる抗体構造解析　金子直樹,吉森孝行,Daniel J. Capon,田中耕一,佐藤孝明
1　はじめに
2　Flexible抗体
2.1　Flexible抗体の概念
2.2　MALDI-TOF MSによる構造解析
2.3　表面プラズモン共鳴(SPR)法による相互作用解析
3　おわりに

第18章　NMRによる抗体の高次構造　加藤晃一,矢木宏和
1　はじめに
2　試料の調製
3　NMRシグナルの帰属
4　NMRによる抗体のダイナミクスの解析
5　NMRによる抗体の分子認識の解析
6　おわりに