ラクダ科の抗体とは？

By Deepthi Sathyajith, M.Pharm.Reviewed by Dr. Tomislav Meštrovi, MD, Ph.D.

これらの重鎖抗体（HCAb）のユニークな構造は、in vivo細胞イメージングやがん治療における抗体治療など、さまざまな科学的・治療的分野での応用に多くの研究者の関心を引きつけました。

カメリア抗体の発見

カメリア抗体は、1980年代後半にベルギーのブリュッセルにあるレイモンド・ハマス教授の研究室にいた学生グループによって偶然に発見されました。 水牛やラクダにおけるトリパノソーマ感染の検出に役立つ血清診断キットを開発する目的で、ドメダリーラクダの血清から分離した全免疫グロブリン G (IgG) 分子を分析しました。

分析中に、学生たちはラクダに存在する抗体が通常の構造ではなく、後に VHH と名付けられた HCAb抗原結合ドメインを含むことに気がつきました。 このVHHはアミノ酸の一本鎖に存在し、12～15キロダルトン（kDa）という小さな抗原を認識することができます。

ラクダ科の抗体の発見は、主にこれらの抗体の取り扱いが比較的容易であることから、バイオテクノロジー研究において広く使用されることにつながりました。 イメージング試薬としてのラクダ科抗体の効果や、血小板凝集、呼吸同期ウイルス（RSV）感染、毒素、関節リウマチに対する治療研究など、多くの前臨床および臨床研究が進行中であるが、放射性同位体としての効果も期待されている。

ラクダ科抗体の特性

ラクダ科抗体は非常に特異的で、高い耐熱性と良好な溶解性と共に、厳格な単量体挙動を示す傾向があります。 さらに、サイズが比較的小さいため、遺伝子組み換えが容易で、生産コストを下げることができます。

これらのVHHは組織への浸透率がよく、免疫原性が低いため、大きな分子（従来のモノクローナル抗体など）がアクセスすることが難しい抗原エピトープをターゲットとして使用されています。

ラクダ科の抗体は比較的寿命が短いため、迅速なクリアランスが必要な疾患組織の腫瘍イメージングに有用である。

ラクダ科抗体の生産

完全に機能する抗体は哺乳類細胞でのみ効率的に生産され、これらの抗体の適切なグリコシル化は必要な治療活性を発揮するのに非常に重要である。 しかし、抗体の大規模かつ経済的な生産には、大腸菌、糸状菌、酵母などの微生物生産系が用いられる。

一般にVHHは微生物でもよく生産できるが、その生産量はVHH配列パターンに依存する。 SagtらはN-linked glycosylation部位の可能性の存在により、酵母でのVHHの生産量が増加することを報告している。

さらにパン酵母の研究では、エタノールの添加とエチレンジアミン四酢酸（EDTA）、ソルビトール、またはカザミノ酸を成長培地に補充することによって、酵母のVHHの生産が最大5倍まで増加することが示された。さらに別の研究では、C末端のシステインの非対応の存在によりVHHの生産に減少が見られるとされている。 DNAシャッフリングもまたランダムな分子進化によってVHHの生産を高める。

いくつかの発現形式を用いることによって、一価のVHHは機能的親和性を向上させるために2つ以上のVHHに遺伝的に融合させることができる。 ZhangらはVHHを大腸菌の毒素のBサブユニットに結合させ、ペンタボディとして知られる5量体の組み換え抗体を開発しました。 この結合は非常に強く、VHHが自己組織化してホモペンタマーになることが観察された。

治療応用と今後の研究

最近まで、VHH抗体の治療応用は限られていた。なぜなら、第2重鎖定数（CH2）ドメインの正しい糖鎖付加に必要な、抗体の必須エフェクター機能（抗体依存性細胞傷害性や補体系性細胞溶解など）を勧誘できないためである。 しかし、近年の研究により、(P. pastoris)でも機能的な抗体を開発することが可能になった。 前述の微生物はメチロトローフ酵母で、1リットルの培養でグラム単位の組み換えタンパク質を生産できることで知られています。

結論として、ラクダのVHHは、例えば睡眠病、ロタウイルスによる乳児下痢、口蹄疫、敗血症、関節リウマチ、脳疾患、神経変性疾患など様々な治療応用に適しているといえます。 VHHは極端なpH値にも耐えられるため、下痢の経口免疫療法として特に有効です。

最近の研究努力では、エフェクター機能を必要とせず、従来の全抗体に比べて副作用が少ないナノボディの開発に焦点が当てられてきています。

Further Reading

• All Camelid Content
• Camelid Antibodies for the Treatment of Allergies
• Camelid Antibodies – Advantages and Limitations
• Camelidの構造について。 抗体
• ナノボディ開発

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