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抗体との酵素コンジュゲーション

抗体への酵素コンジュゲーションは、免疫測定、バイオイメージング、バイオセンサー、ならびに新規治療応用において広く利用されている、確立された高汎用性の技術です。酵素を抗体または抗体断片に共有結合で連結することにより、高感度な検出試薬および標的指向性の生体触媒システムを創製できます。Creative Enzymesは、コンジュゲート設計、最適化されたコンジュゲーション化学、融合タンパク質戦略、精製、ならびに詳細な特性解析を含む、包括的な抗体–酵素コンジュゲーションサービスを提供します。当社のサービスは、ルーチンのELISA試薬開発から、標的治療および診断向けの高度な抗体–酵素コンジュゲート(AEC)まで幅広い用途を支援し、高い生物活性、規定されたコンジュゲーション比、ならびに優れたロット間再現性を確保します。

背景:抗体–酵素コンジュゲートの科学的・産業的基盤

抗体–酵素コンジュゲートは、ライフサイエンス研究および診断分野における機能性バイオコンジュゲーションの最も初期かつ成功した例の一つです。抗体–酵素コンジュゲートに関する確立された手法は、酵素免疫測定法(ELISA)、ウェスタンブロッティング、免疫染色、フローサイトメトリー、ならびにバイオセンサー開発において既に広く適用されています。これらの用途では、酵素がシグナル増幅器として機能し、生化学的認識イベントを測定可能な光学的または電気化学的シグナルへと変換します。

ELISAおよび関連する免疫測定では、二次抗体とのコンジュゲーションに一般的に用いられる酵素として、主に2種類があります:西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)およびアルカリホスファターゼ(AP)です。HRPは高いターンオーバー率、幅広い発色基質および化学発光基質との適合性、ならびに優れた感度により好まれます。一方、APは優れた安定性を有し、長期アッセイやマルチプレックス検出システムで選好されることが多い酵素です。

古典的な分析用途を超えて、抗体–酵素コンジュゲートは近年、治療薬としての注目が高まっています。これは、従来の抗体薬物複合体(ADC)では得られない精密な標的化能と触媒活性を提示できるためです。各抗体が有限量の細胞傷害性分子を送達するADCとは対照的に、抗体–酵素コンジュゲートは標的部位でプロドラッグを触媒的に活性化したり、有害化合物を解毒したりでき、シグナルまたは治療効果の増幅を可能にします。

有効な組織浸透性および生物学的性能を達成するため、治療用の抗体–酵素製品には、しばしば規定された抗体対酵素比(多くの場合1:1に近い比率)が求められます。さらに、抗原結合親和性および酵素活性を保持しつつ不均一性を最小化するために、部位特異的コンジュゲーションまたは遺伝子コード化された融合戦略が必要となる場合があります。

Conjugation of enzymes to antibodies図1. 西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)を抗体(IgG)にコンジュゲーション。

提供内容:包括的な抗体–酵素コンジュゲーションサービス

Creative Enzymesは、診断、イメージング、バイオセンシング、ならびに治療用途に合わせて最適化した抗体–酵素コンジュゲートの開発および製造について、エンドツーエンドのソリューションを提供します。当社のサービスは、コンジュゲーション効率、構造制御、ならびに生物学的機能性のバランスを重視して設計されています。

主な提供内容:

  • 用途要件に基づく抗体–酵素コンジュゲートのカスタム設計
  • 全長抗体または抗体断片への酵素コンジュゲーション(Fab、scFv、Fc等)
  • 抗体/酵素比の制御開発(1:1近傍コンジュゲートを含む)
  • 化学的、酵素的、ならびに融合タンパク質ベースのコンジュゲーション戦略
  • 高純度コンジュゲート製造(未結合の酵素または抗体を含まない)
  • 構造・活性・一貫性を確認するための高度な分析的特性解析

当社の学際的な専門性により、標準的な試薬製造から高度に専門化された開発プログラムまで支援可能です。

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サービスワークフロー

Workflow of enzyme conjugation with antibodies service

抗体–酵素コンジュゲーションの先端技術

抗体–酵素コンジュゲートの化学的架橋戦略

抗体–酵素コンジュゲートは、化学架橋剤、酵素触媒反応、または融合タンパク質技術により、酵素と抗体の間に共有結合を形成させて作製されるのが一般的です。化学的架橋に用いられる代表的な試薬には以下が含まれます:

  • リジン残基のアミノ基と反応するグルタルアルデヒド
  • チオール特異的コンジュゲーションを可能にするマレイミド系リンカー
  • 部位指向性アプローチで用いられることが多いアルデヒド官能化試薬

酵素的および部位制御型コンジュゲーション

コンジュゲーションの均一性を高め、生物活性を保持するために、酵素的コンジュゲーション法を適用できます。これらのアプローチはコンジュゲーション部位をより精密に制御でき、構造的不均一性を低減します。これは特に治療用途において重要です。

融合タンパク質戦略および抗体–酵素エンジニアリング

融合タンパク質は、特に指向性酵素プロドラッグ療法(ADEPT)や標的イメージングにおける代替戦略です。本アプローチでは、抗体断片と酵素を遺伝子工学的に融合し、単一ポリペプチドまたは自己集合性複合体を形成させます。

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当社が選ばれる理由

抗体・酵素エンジニアリングにおける豊富な専門性

酵素修飾および抗体技術における数十年の経験により、堅牢で信頼性の高いコンジュゲート設計を実現します。

複数のコンジュゲーションプラットフォームに対応

多様な用途ニーズに合わせ、化学的、酵素的、融合タンパク質戦略を提供します。

抗体対酵素比の制御

治療グレードの1:1構築体を含む、規定されたコンジュゲーション比の達成を得意としています。

厳格な精製による高純度製品

高度な精製により、残存酵素および抗体を含まないコンジュゲートを確保します。

包括的な分析的特性解析

質量分析、活性アッセイ、構造解析により、コンジュゲートの品質および一貫性を検証します。

スケーラブルで用途志向のソリューション

初期研究からトランスレーショナル開発、産業開発までプロジェクトを支援します。

事例:抗体–酵素コンジュゲーションの代表的応用

事例1:Zipbodyzyme—新規抗体–酵素融合タンパク質

Zipbodyzymeと称される新規抗体–酵素融合タンパク質が、Escherichia coliの細胞質で発現することに成功しました。本二機能性構築体は、酵素と融合したFab抗体断片からなり、Fab重鎖および軽鎖のC末端にロイシンジッパー対を導入して安定化することで、細菌細胞質内での適切なアセンブリを可能にしています。抗E. coli O157 Fabとルシフェラーゼまたは緑色蛍光タンパク質を組み込んだZipbodyzymeは、抗原結合能と酵素活性または蛍光活性の双方を保持しました。これらの融合タンパク質は二次抗体を用いずにELISAへ直接適用可能であり、免疫測定の簡素化と抗体–酵素コンジュゲーション用途の拡大に資する可能性を示しました。

Structure of Zipbody, Zipbody-Luc and Zipbody-GFP図2. ZipbodyおよびZipbodyzymeのモデル構造。青:重鎖(Hc)、シアン:軽鎖(Lc)。Zipbody構造では、2本鎖の会合を促進するため、ロイシンジッパー(LZ)配列をFab抗体のHcおよびLcの双方のC末端に融合した。Zipbody–酵素複合体(すなわちZipbodyzyme)の構築では、ルシフェラーゼ(Luc)または緑色蛍光タンパク質(GFP)をZipbodyのHcのC末端に遺伝子工学的に融合した。(Mori et al., 2018)

事例2:標的がん治療向け抗体–ウレアーゼ免疫コンジュゲートL-DOS47

本研究は、CEACAM6発現腫瘍を標的とする新規抗体–酵素免疫コンジュゲートであるL-DOS47の開発および特性解析について記載しています。単一ドメイン抗体(AFAIKL2)をE. coliで発現し、制御pH条件下で架橋剤としてSIABを用いて、高度に精製したウレアーゼへ部位選択的にコンジュゲーションしました。最適化プロセスにより高いコンジュゲーション効率が達成され、ウレアーゼ1分子あたり抗体8~11分子、純度95%超、遊離酵素は最小限という結果が得られました。包括的な分析的特性解析により、構造完全性および結合活性が確認されました。L-DOS47はCEACAM6陽性がん細胞株に対して特異的な細胞傷害性を示し、現在、非小細胞肺がんを対象として第I相臨床評価中です。

The antibody-urease immunoconjugate L-DOS47 is used for cancer therapy図3. がん治療のためのラクダ科単一ドメイン抗体–ウレアーゼ酵素コンジュゲートの製造および特性解析。(Tian et al., 2015)

よくあるご質問(FAQ):抗体–酵素コンジュゲーションサービス

  • Q:抗体コンジュゲーションに最も一般的に用いられる酵素は何ですか?

    A:免疫測定では、西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)およびアルカリホスファターゼ(AP)が最も広く使用されています。その他の酵素も、検出要件または治療要件に応じて使用可能です。
  • Q:全長抗体ではなく抗体断片へ酵素をコンジュゲーションできますか?

    A:はい。全長抗体に加え、Fab、scFv、Fc、ならびにその他の抗体断片にも日常的に対応しています。
  • Q:抗体対酵素比はどのように制御しますか?

    A:コンジュゲーション条件、リンカー化学、ならびに精製戦略を最適化し、1:1近傍コンジュゲートを含む規定比の達成を図ります。
  • Q:部位特異的コンジュゲーションのオプションはありますか?

    A:はい。不均一性を低減するため、酵素的方法およびチオール特異的化学を用いた部位制御型コンジュゲーションが可能です。
  • Q:コンジュゲートはどのように特性解析しますか?

    A:特性解析には、酵素活性アッセイ、結合アッセイ、質量分析、分子量解析、ならびに安定性試験が含まれる場合があります。
  • Q:貴社のコンジュゲートは治療研究に使用できますか?

    A:当社の抗体–酵素コンジュゲートは、研究用途および前臨床開発に適しています。臨床応用は、規制要件に基づく開発経路および追加のバリデーションに依存します。
  • Q:どの程度のスケールに対応可能ですか?

    A:研究用の小スケール製造から、診断および産業用途向けの大スケール製造まで対応します。

参考文献:

  1. Mori A, Ojima-Kato T, Kojima T, Nakano H. Zipbodyzyme: Development of new antibody-enzyme fusion proteins. Journal of Bioscience and Bioengineering. 2018;125(6):637-643. doi:10.1016/j.jbiosc.2017.12.021
  2. Tian B, Wong WY, Hegmann E, Gaspar K, Kumar P, Chao H. Production and characterization of a camelid single domain antibody–urease enzyme conjugate for the treatment of cancer. Bioconjugate Chem. 2015;26(6):1144-1155. doi:10.1021/acs.bioconjchem.5b00237

研究および産業用途にのみご使用ください。個人医療用途には適していません。一部の食品グレード製品は、食品および関連用途における処方開発に適しています。

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