Apr 01, 2025

抗体リクルート戦略
(Glycoforum. 2025 Vol.28 (2), A9)
DOI: https://doi.org/10.32285/glycoforum.28A9J

真鍋 良幸 / 深瀬 浩一

真鍋 良幸

氏名:真鍋 良幸
大阪大学大学院理学研究科 准教授
2011年に東北大学大学院理学研究科化学専攻博士課程を修了し、博士(理学)を取得(指導教員は上田実教授)。2011-2012年、九州大学大学院理学研究院化学専攻(大石徹教授)で学術研究員として従事。2012年から、大阪大学大学院理学研究科化学専攻(深瀬浩一教授)で助教として従事し、2024年から現職。専門は、有機合成化学、ケミカルバイオロジー、糖質科学、免疫学など。

深瀬 浩一

氏名:深瀬 浩一
大阪大学大学院理学研究科 教授
1987年に大阪大学大学院理学研究科化学専攻博士課程を修了し、理学博士を取得(指導教員は芝哲夫教授)。その後、博士研究員を経て、1988年から、大阪大学院理学研究院化学専攻(楠本正一教授)で助手として従事。1996年に講師、1998年に助教授に昇進し、2004年から現職。専門は、有機合成化学、糖質科学、放射線化学、医薬品化学、免疫学など。

序文

糖鎖抗原は、それに対する自然抗体が体内に大量に存在する糖鎖で、激しい免疫応答を引き起こす。そのため、疾患部位を糖鎖抗原で標識することができれば、生体内の自然抗体をリクルートし、免疫反応を誘起して治療できる。この新たな治療戦略は抗体リクルート戦略と呼ばれ、注目を集めている。本稿では、効率的な抗体リクルート法の開発を目指した我々の研究に焦点を当てて、概説する。

1. はじめに

糖鎖抗原は、それに対する自然抗体が体内に大量に存在する糖鎖で、免疫応答に重要な役割を果たす(図 11-4。有名なものは、ABO式血液型糖鎖で、赤血球表面に存在するこの糖鎖は、対応する自然抗体の認識により、血液凝集を引き起こし、輸血不適合などの拒絶反応の原因となる5。他にも、α-gal糖鎖は、広く自然界に分布するもののヒトはこの糖鎖を持たず、代わりにそれに対する抗体を大量に持ち、豚由来臓器の異種移植における拒絶反応の原因となる6-8。また、ヒトの血中には、ラムノース構造に対する抗体も大量に含まれている9-11。本稿では、この糖鎖抗原が引き起こす激しい免疫反応を利用する新たな治療戦略である抗体リクルート戦略について紹介する。

図1
図 1. 糖鎖抗原の構造

Spiegel らが提唱した抗体リクルート分子は、標的の疾患関連細胞に内在性の自然抗体をリクルートし、免疫反応を誘起するヘテロ二官能基性分子である(図 212-14。本分子は、がんなどの病原性細胞を特異的に認識する標的結合部位と、内在性の自然抗体に結合する抗体結合部位で構成され、疾患部位に自然抗体をリクルートし、標的となる病原性細胞に対して、特異的に免疫反応を誘導する。この抗体結合部位として、上記の糖鎖抗原は有望である。すなわち、糖鎖抗原を持つ抗体リクルート分子を利用することで、疾患部位に生体内に大量に存在する糖鎖抗原に対する自然抗体をリクルートし、激しい免疫反応を誘導する。ここでは、糖鎖抗原を利用した抗体リクルート戦略について我々の成果を中心に紹介する。

図2
図 2. 抗体リクルート分子

2. 抗体を基盤とした抗体リクルート分子

我々は標的結合部位として抗体を、抗体結合部位としてα-galを用いた抗体リクルート分子を創製した(図 315。抗体は、標的に対する優れた特異性を有するため、さまざまな疾病の治療に利用されるほか、抗体薬物複合体のように、薬物送達のツールとしても用いられる16-18。そこで、高い特異性を期待して、抗体を標的結合部位として利用した。一方、抗体結合部位としてはα-galを用いた。α-galは、異種臓器移植における超急性拒絶反応のような激しい免疫反応を引き起こすことから6-8、これを利用することで、高い薬効が期待できると考えた。

まず、第1世代α-gal-抗体複合体を合成し、その機能を評価した(図 3b)。化学合成したα-gal19の還元末端を活性エステル化し、α-gal–ONSuエステルへと誘導した後、B細胞リンパ腫の治療に用いられる抗CD20抗体と複合化した。この際、α-galの処理濃度を変えることで、異なる数のα-galの導入に成功した。続いて、得られたα-gal抗体複合体の免疫誘導活性を調べた。B細胞リンパ腫Raji細胞に対し、α-gal-抗CD20抗体複合体を用いて補体依存性細胞傷害(CDC)を誘導した。その結果、狙い通り、有意なCDC活性が確認でき、その活性はα-galの導入量依存的に向上した。抗体にα-gal糖鎖を導入するというシンプルな修飾で、その細胞傷害活性が劇的に改善したことは、注目に値する。

さらに、第2世代α-gal-抗体複合体を設計し、その機能を評価した(図 3c)。上記の実験で、α-gal導入量依存的に薬効が向上したことに着目し、α-galをデンドリマー化し、これを抗体と複合化した。具体的には、我々が確立している手法で、 8量体、16量体のα-galデンドリマーを合成し20-22、このデンドリマーを、還元処理で得られた半抗体のヒンジ領域のシステインに選択的に導入した。これにより、α-galを大量に導入した均一なα-gal-抗体複合体を調製できた。この第2世代α-gal-抗体複合体は、狙い通り、α-gal導入数依存的にCDC活性を誘導した。このように、糖鎖抗原をデンドリマー化し、多価効果を利用することで、その抗体との親和性を高め、抗体リクルートの効率が大きく向上させることに成功した

図3
図 3. α-gal-抗体複合体による免疫誘導. a) α-gal-抗体複合体を用いた免疫誘導の実験スキーム。b) 第1世代α-gal-抗体複合体のCDC活性。c) 第2世代α-gal-抗体複合体のCDC活性

3. 代謝糖鎖標識法とケージド戦略を利用した抗体リクルート戦略

さらに、代謝糖鎖標識法23-25を利用して糖鎖抗原を細胞表層に提示することで免疫応答を誘起する抗体リクルート戦略を検討した(図 426。代謝糖鎖標識法ではアジド化された糖27,28を代謝的に取り込ませることで細胞表層糖鎖にアジド基を組み込むことができる。このアジドに対し、クリックケミストリーにより糖鎖抗原を導入し29,30、この細胞に自然抗体をリクルートする31-35。本手法では、糖鎖抗原が共有結合で細胞表層に提示されるため、より効果的な抗体リクルートを実現できると考えた。

さらに、実用的な抗体リクルート戦略の実現を目指し、ケージド戦略36を組み合わせた。 上記の抗体リクルート戦略をin vivoのような夾雑環境下で利用する場合、糖鎖抗原が、生体内に大量に存在する自然抗体にトラップされ、細胞表面でのクリックケミストリーによる糖鎖導入が妨げられる可能性が懸念された。これを回避するために、ケージド戦略を採用した。この戦略では、一時的に活性を保護した糖鎖(ケージド糖鎖)を利用し、これを細胞表層に導入後に、光照射などの外部刺激で脱保護(アンケージング)し、糖鎖の機能を活性化する。ケージド糖鎖は、抗体に認識されないため、細胞表層でのクリックケミストリーが速やかに進行すると期待できる。加えて、本手法を用いることで、抗体リクルートによる免疫誘導の時空間制御が可能となり、副作用のリスクを減らすうえでも有望である。

図4
図 4.代謝糖鎖標識法とケージド戦略を利用した抗体リクルート

ここでは、糖鎖抗原としてα-Rhaを利用することとし9-11、ケージドα-Rhaを合成した(図 5a)。この際、ケージドα-Rhaの水溶性を担保し、シャープな活性のスイッチングを実現するために、α-Rhaの3つのヒドロキシ基のうちの1つだけに光分解性保護基を導入した。種々の条件検討の結果、4-dimethylaminopyridine触媒を用いた条件で、3位選択的に保護基を導入できることを見出した。合成したケージドα-Rhaは、設計通りに光照射により、スムーズに脱保護が進行した。

合成したケージドα-Rhaの活性を評価した(図 5b)。ここでは、α-Rhaとケージドα-Rhaの活性を比較するにあたり、2つのアッセイ系を採用した。すなわち、クリックケミストリーによるα-Rhaの導入を、抗α-Rha抗体を含むヒト血清の非存在下/存在下で実施した(図 5b;それぞれ方法A/B。方法Bは夾雑環境を模倣している)。その結果、α-Rhaを用いた場合には、夾雑環境を模倣した条件Bにおいて、CDC活性が有意に減少した。この結果は、当初の懸念通り、α-Rhaが抗体に捕捉され、クリックケミストリーによる細胞表面へのα-Rhaの導入を阻害したことを示している。一方。ケージドα-Rhaを用いた場合、両方の条件で、同程度のCDC活性が観測された。重要な点は、夾雑環境を模した条件Bで、光照射条件下でケージドα-Rhaを用いた場合には、α-Rhaよりも高い活性を示した点である。この結果は、ケージドα-Rhaを用いることで、自然抗体による捕捉を逃れ、クリックケミストリーによるスムーズな細胞表層への糖鎖導入が可能となることを示しており、ケージング戦略の実用性を実証できた。

図5
図 5. 代謝糖鎖標識法とケージド戦略を組み合わせた抗体リクルートによる免疫誘導。a) ケージドα-Rhaの合成とアンケージング。b) 抗体リクルート活性に及ぼすケージド戦略の影響の評価

4. おわりに

抗体リクルート戦略は、患者自身の免疫システムを治療に利用する有望なアプローチである。本手法では、疾患部位に自然抗体をリクルートして免疫応答を誘導する直接的な治療のみでなく、疾病に対する獲得免疫の誘導も期待できる11,37-42。抗体リクルート分子として、さまざまなモダリティが報告されている。ここでは抗体を用いた方法を紹介したが、低分子を用いたアプローチも報告されており43-45、経口投与可能な抗体リクルート分子の開発も期待できる。また、効率的な抗体リクルートを実現するアプローチとして、糖鎖デンドリマーの利用を紹介したが、最近では、ポリマーの利用も報告されている33,46-49。一方、抗体リクルート戦略の実用化における最大の懸念は、生体内に大量に存在する自然抗体との相互作用が引き起こす副作用である。ここで紹介したケージド戦略は、この問題を解決する有望なアプローチである。今後、治療効果を最大限に高めるとともに、副作用を最小限に抑える分子設計を精査することで、抗体リクルート戦略の実用化への道が拓けることを期待している。


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