アフィボディ分子

アフィボディ分子は、モノクローナル抗体を模倣して、多数の標的タンパク質またはペプチドに高い親和性で結合するように設計された小さくて丈夫なタンパク質であり、抗体模倣物ファミリーのメンバーです。アフィボディ分子は生化学研究に使用されており、潜在的な新しいバイオ医薬品として開発されています。^[1]これらの分子は、診断および治療用途での分子認識に使用できます。 ^{[2] [3]}

他の抗体模倣物と同様に、アフィボディ分子の開発の背後にある考え方は、小さくて丈夫なタンパク質骨格にコンビナトリアルタンパク質工学アプローチを適用することでした。その目的は、親分子の好ましい折り畳みと安定性の特性、および細菌発現の容易さを維持しながら、ほぼ良好な親和性でさまざまな標的タンパク質に特異的に結合できる新しい結合剤を生成することでした。^{[4] [5]}

オリジナルの Affibody タンパク質スキャフォールドは、タンパク質 AのZ ドメイン (免疫グロブリン G結合ドメイン)に基づいて設計されました。これらの分子は、親タンパク質ドメインの結合活性に関与する 2 つのアルファヘリックスに位置する13 個のアミノ酸のランダム化から派生した、新しく開発されたクラスのスキャフォールドタンパク質です。最近、結合表面の外側のアミノ酸がスキャフォールド内で置換され、祖先のタンパク質 A ドメインとはまったく異なる表面が作成されました。

抗体とは対照的に、アフィボディ分子はαヘリックスで構成されており、ジスルフィド結合がありません。親の3ヘリックスバンドル構造は、現在知られている中で最も速く折りたたまれるタンパク質構造です。^{[6]目的の標的タンパク質に結合する特定のアフィボディ分子は、}ファージディスプレイを使用して、数十億の異なる変異体を含むプール（ライブラリ）から「釣り上げられる」ことができます。

アフィボディ分子は3ヘリックスバンドルドメインに基づいており、それ自体で、または他のタンパク質パートナーとの融合によって、様々な宿主細胞内で可溶性かつタンパク質分解的に安定した形で発現することができる。 ^[7]

これらは改変を許容し、融合タンパク質に組み込まれると独立して折り畳まれる。同じ特異性を持つアフィボディ分子の頭尾融合は、標的結合において親和性効果をもたらすことが証明されており、異なる特異性を持つアフィボディ分子の頭尾融合は、二重特異性または多重特異性親和性タンパク質を得ることを可能にする。他のタンパク質との融合は、遺伝的に作成することもできる^{[8] [9]}または自発的なイソペプチド結合形成によって作成することもできる。^[10]部位特異的結合のための部位は、所望の位置に単一のシステインを導入することによって促進されるため、この人工タンパク質は、テクネチウム99mやインジウム111などの放射性核種と結合して、受容体過剰発現腫瘍を可視化するために使用することができる。^{[11] [12]}

化学合成によって、さまざまなアフィボディ分子が生産されています。アフィボディ分子にはシステインやジスルフィド結合が含まれていないため、合成後に保護基を除去すると、正しい3次元構造に自発的かつ可逆的に折り畳まれます。 ^{[13] [14]}いくつかの研究では、融点を超える温度が使用され、常温に戻った後も結合特性が保持されています。^[15]架橋変異体も生産されています。

アフィボディ分子は、58 個のアミノ酸を含む 3 つのアルファヘリックスで構成され、分子量は約 6  kDaです。比較すると、モノクローナル抗体は 150 kDa、抗原結合抗体フラグメントの最小タイプであるシングルドメイン抗体は12～15 kDa です。

アフィボディ分子は、高温（90℃（194℉））や酸性およびアルカリ性条件（それぞれpH  2.5またはpH 11）に耐えることが示されている。^{[16] [17] [18]}

ネイティブライブラリの選択から、ナノモル未満の親和性を持つバインダーが得られ、親和性成熟後にピコモルの親和性を持つバインダーが得られました。 ^[19]弱い求電子剤に結合したアフィボディは、標的を共有結合します。^[20]小さなサイズ、エンジニアリングの容易さ、高い親和性、および特異性の組み合わせにより、アフィボディ分子は、特に受容体過剰発現腫瘍に対する分子イメージングと治療の両方の用途でモノクローナル抗体の適切な代替品となります。^{[21] [22]}これらのタンパク質は、抗体とそのフラグメントと比較した場合、血管外漏出率が高く、循環や他の非特異的コンパートメントからの非結合トレーサーの迅速なクリアランスが特徴です。

アフィボディ分子は、タンパク質の精製、^[13] 酵素阻害、^[15]タンパク質の捕捉および検出のための研究試薬、^{[23] [24]} 診断画像^[19]および標的療法に使用できます。^[25]アフィボディ分子の第2世代であるABY-025は、ピコモル親和性でHER2受容体に選択的に結合します。これらのアフィボディ分子は、腫瘍診断用に臨床開発中です。^{[26] [27] [28] [29]}アルブミン結合ドメイン（ABD）と融合した抗HER2アフィボディ分子はABY-027と表示され、ルテチウム177で標識され、マウス異種移植片における放射能の腎臓および肝臓への取り込みを減少させました。^[30]最近、テクネチウム99mで標識された抗ZEGFRアフィボディZEGFR：2377が、マウス異種移植片におけるZEGR発現腫瘍の可視化にも使用されました。^[31]

• アフィボディ：公式ホームページ