ヒト化抗体

ヒト化抗体は、タンパク質配列が改変され、ヒトで自然に生成される抗体変異体との類似性を高めた非ヒト種由来の抗体である。 ^{[1] [2]}「ヒト化」のプロセスは通常、ヒトへの投与用に開発されたモノクローナル抗体（例えば、抗癌剤として開発された抗体）に適用される。特定の抗体を開発するプロセスに非ヒト免疫系（マウスなど）での生成が含まれる場合、ヒト化が必要になることがある。この方法で生成された抗体のタンパク質配列は、ヒトで自然に発生する相同抗体とは部分的に異なるため、ヒト患者に投与すると免疫原性が生じる可能性がある（ヒト抗マウス抗体も参照）。ヒト化抗体の国際一般名は、オマリズマブのように-zumabで終わる（モノクローナル抗体の命名法を参照）。

ヒト化抗体はキメラ抗体とは異なります。キメラ抗体もタンパク質配列がヒト抗体に類似していますが、非ヒトタンパク質の領域がより広くなっています。

モノクローナル抗体を開発する方法は他にもあります。このリストには、人間に使用するために開発された多くのモノクローナル抗体が記載されています。

ヒト化プロセスは、モノクローナル抗体の生産が組換えDNAを使用して達成され 、哺乳類細胞培養で発現可能な 構造物^[3]を作成できるという事実を利用しています。つまり、抗体を生産できる遺伝子セグメントが分離され、バイオリアクターで増殖できる細胞にクローン化され、クローン化された遺伝子のDNAから生成された抗体タンパク質を大量に収穫できます。組換えDNAを含むステップは、発現した抗体のタンパク質配列を変更するために容易に利用できる介入ポイントを提供します。したがって、ヒト化プロセスで達成される抗体構造の変更は、すべてDNAレベルの技術によって実現されます。ヒト治療を目的とした抗体を誘導するすべての方法がヒト化ステップを必要とするわけではありませんが（例：ファージディスプレイ）、基本的にすべては、同様に抗体分子の一部の「挿入」または「スワップアウト」を可能にする技術に依存しています。

ヒト化は通常、マウス-ヒト抗体キメラの作成とは別のものとして見なされます。したがって、抗体キメラの作成は通常、よりヒトに近い抗体を実現するために行われますが（マウス抗体の定常領域をヒトの定常領域に置き換えることによって）、このタイプの単純なキメラは通常、ヒト化とは呼ばれません。むしろ、ヒト化抗体のタンパク質配列は、抗体が標的抗原に結合する能力を担う相補性決定領域（CDR）セグメントの一部が非ヒト起源であるにもかかわらず、ヒト変異体のタンパク質配列と本質的に同一です。

キメラ抗体の名前には-xi-語幹が含まれます。ヒトの治療薬として承認されているキメラ抗体の例には、アブシキシマブ(ReoPro)、バシリキシマブ(Simulect)、セツキシマブ(Erbitux)、インフリキシマブ(Remicade)、リツキシマブ(MabThera) などがあります。現在臨床試験中のキメラ抗体の例もいくつかあります (例: bavituximab、その他の例については並べ替え可能なリストを参照してください)。

ヒト化プロセスには、最初のステップとしてマウスとヒトのキメラの作成も含まれる場合があります。この場合、マウスの可変領域がヒトの定常領域に接合されます。その後、分子の可変領域のアミノ酸配列を選択的に変更することで、キメラをさらにヒト化できます。

抗体が元々開発された目的である特異性を維持するには、変更プロセスは「選択的」でなければなりません。つまり、可変領域の CDR 部分は抗体が意図したターゲットに結合する能力に不可欠であるため、開発の目的を損なうリスクなしにこれらの部分のアミノ酸を変更することはできません。CDR セグメントとは別に、ヒトとは異なる可変領域の部分は、適切な個々のアミノ酸を交換することで修正できます。これは、突然変異誘発によって DNA レベルで実現されます。

ヒト化キメラの命名には、両方の名称の語幹（-xi- + -zu-）が含まれます。オテリキシズマブは、現在関節リウマチと糖尿病の治療薬として臨床試験が行われているヒト化キメラの一例です。^[4]

キメラ中間体を作成せずにヒト化抗体を生産することは可能です。ヒト化抗体の「直接的な」作成は、適切な CDR コード セグメント (いわゆる「ドナー」、目的の結合特性を担う) をヒト抗体の「足場」(いわゆる「アクセプター」) に挿入することによって達成できます。上で説明したように、これは適切なベクター^[3]を使用した組換え DNA 法と哺乳類細胞での発現によって実現されます。つまり、マウス (または他の非ヒト) で目的の特性を持つ抗体が開発された後、その抗体をコードする DNA を分離し、ベクターにクローン化して配列決定できます (または、単一細胞法を使用して DNA を直接配列決定できます)。次に、抗体 CDR に対応する DNA 配列を決定できます。目的の CDR の正確な配列がわかれば、これらの配列をヒト抗体変異体の DNA を含むコンストラクトに適切に挿入するための戦略を考案できます。^{[5] [6] [7] [8] [9]}この戦略では、CDR 配列の読み取りに基づいて線状 DNA フラグメントを合成することもできます。このプロセスでは、抗体のどのアミノ酸をマウス配列からヒト配列に変更しても結合部位の構造が損なわれないかを判断するためのコンピュータモデリングソフトウェアが必要です。米国では、このソフトウェアは1980年代から1990年代にかけてカリフォルニア州マウンテンビューのProtein Design Labs, Inc.によって開発され、特許を取得し、実証されました。 ^[10]

アレムツズマブは、キメラ中間体を含まないヒト化抗体の初期の例です。この場合、「Campath-1」と呼ばれるモノクローナル抗体が、マウスシステムを使用してCD52に結合するために開発されました。その後、Campath-1の超可変ループ（CDRを含み、それによってCD52に結合する能力を付与する）が抽出され、ヒト抗体フレームワークに挿入されました。^[1]アレムツズマブは、B細胞慢性リンパ性白血病の治療薬として承認されており^{[11] 、現在、}多発性硬化症を含むさまざまな他の疾患の臨床試験が行われています。^[12]

人間の治療のための抗体を発見する過程で、マウスやその他の非ヒト哺乳類の使用を完全に回避する技術があります。このようなシステムの例としては、さまざまな「ディスプレイ」法（主にファージディスプレイ）や、人間の免疫反応中に発生する B 細胞レベルの上昇を利用する方法などがあります。

これらは、特異的抗体生成の選択原理を採用していますが、微生物（ファージディスプレイの場合）や無細胞抽出物（リボソームディスプレイの場合）も利用しています。これらのシステムは、末梢血から分離されたヒトRNAから完全に派生できる抗体遺伝子「ライブラリ」の作成に依存しています。これらのシステムの直接の生成物は、通常、FabまたはscFvである抗体フラグメントです。

つまり、ディスプレイ法を使用して作成された抗体フラグメントは完全にヒトの配列ですが、完全な抗体ではありません。したがって、完全な抗体内で派生した親和性を組み込み、表現するために、本質的にはヒト化と同じプロセスが使用されます。

アダリムマブ（ヒュミラ）は、ファージディスプレイによって作成され、ヒト治療用に承認された抗体の一例です。^{[13] [14]}

モノクローナル抗体の発見には、ヒトの免疫反応を利用することが可能です。簡単に言えば、ヒトの免疫反応は、マウスやその他のヒト以外の哺乳類と同じように機能します。したがって、感染症、癌、ワクチン接種など、免疫系への課題に直面している人は、その課題を標的としたモノクローナル抗体の潜在的な供給源となります。このアプローチは、受動免疫の原理を利用した抗ウイルス療法の開発に特に適していると思われます。このアプローチのバリエーションは原理的に実証されており^[15]、いくつかは商業開発への道を切り開いています。^[16]

• 治療用モノクローナル抗体のリスト