中和抗体とCOVID-19研究におけるその役割

サイトカインストームを乗り切る


発熱、空咳、息切れなどの症状を伴う重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2(SARS-CoV-2)によるCOVID-19は、致死率が約4%であり、免疫不全者や高齢者ほど高い死亡率を示しています。ほとんどの患者は、症状が現れないか、または軽度の症状を呈しますが、中にはサイトカインストームと呼ばれる大量のサイトカインの産生による過剰炎症を起こす患者も見られ、これにより致死的な肺炎や急性呼吸窮迫症候群(ARDS)を引き起こす可能性があります。

図1.SARS-CoV2感染時のサイトカインストーム

サイトカインやケモカインは、免疫系が適切に機能する上で重要な役割を果たしています。サイトカインストームとは、免疫細胞とサイトカインの間で正のフィードバックループが発生し、体内の組織、臓器、循環に害を及ぼす可能性のある全身性の炎症を引き起こす致命的な免疫反応のことです。重篤なCOVID-19感染時には、IL-6、TNF-α、GMCSFに加え、IL-10、IL-1B、IL-2、IL-17、1L-18、CCL2の血漿中濃度が高くなっていることが確認されています(PMID:31986264)。これらのサイトカインが多量に存在すると、T細胞のリンパ球減少を引き起こし、適応免疫応答を弱めてしまいます(図1)。

中和抗体は、これらのサイトカインの活性部位をブロックすることにより、サイトカインストームのカスケード反応を遮断する一つの方法です。現在この感染症に苦しんでいる人におけるサイトカインストームを予防する方法の可能性として、回復した患者の血液に由来する中和抗体が研究されています。また、IL-6、GMCSFを中和するモノクローナル抗体療法も、抗ウイルス剤とともにCOVID-19の重症症例の治療に使用することが検討されています。

中和抗体とは?

適応免疫応答では、B細胞が産生する抗体は、病原体の侵入から宿主を守るために標的を中和することによって、感染との戦いに一役買っています。これは、病原体の宿主への結合をブロックしたり、病原体を隔離したりするなど、さまざまなメカニズムによって起こる可能性があります。

すべての抗体は、そのタンパク質標的に対する結合親和性を持っています。多くの抗体法では、免疫細胞化学や免疫蛍光を用いた局在化実験、あるいはウエスタンブロットを用いた検体中のタンパク質発現量の定量など、実験で抗体を使用するには、高度に特異的な結合が必要です。

特定の場合(例えば、細胞ベースのアッセイまたは動物実験)では、抗体は、標的のタンパク質の生物学的活性を特異的に阻害するために使用されます。そのためには、標的に結合できるだけでなく、標的と他のタンパク質との相互作用を防ぐことができる抗体が必要です。これは、結合部位を占有し、その結果、タンパク質標的構造の構造変化をもたらすか、または標的を隔離することによって達成することができます。

なぜ科学者は中和抗体を使うのか?

中和抗体は、治療や研究に幅広く適用することができます。代表的な例としては、がん免疫療法に使用されるPD-1中和抗体であるキートルーダがあります。また、中和抗体は、標的の存在を検証する場合や標的の機能を探る場合など、学術的な実験に利用することができます。

COVID-19に関連する呼吸不全の患者に抗インターロイキン6受容体阻害剤トシリズマブを2回投与したところ、急速に良好な結果が得られたことが報告されています。このことは、抗IL6受容体阻害薬がCOVID-19関連サイトカインストームを緩和し、SARSへの進行リスクを低減する可能性を示唆しています(PMID:32247642)。英国を拠点とするバイオテックのIzana Bioscience社は、重度のCOVID-19患者の治療における抗GMCSF抗体ナミルマブの可能性を探る研究を開始しました。このことは、COVID-19の治療や研究に中和抗体を使用することの重要性を示しています。

プロテインテック社のNeutraKine™シリーズについて

生物医学研究の新たな分野を探求するために、科学者は、より多くの中和抗体を必要としています。しかし、それらを作製することは困難な場合があります。従来の研究用抗体は、抗原上の多数の部位に結合することができ、ウエスタンブロットや免疫組織化学などでタンパク質を検出するための有効なツールとなります。しかし、抗原の機能を阻害することができる抗体を作製することは困難です。さらに、候補クローンの検証では、試験ごとに高い変動を示す、堅牢なin vitro組織培養アッセイを開発する必要があります。関連して、中和される抗原は、タンパク質の機能と安定性にとってグリコシル化と工程処理が非常に重要な役割を持つため、可能な限りin vivoで対応を模倣する必要があります。

プロテインテック社は、HumanKine®細胞発現サイトカインおよび増殖因子のメーカーとして、in vitro活性アッセイを開発し、標準として本物のヒトタンパク質を使用しています。当社は、この専門知識を活用して、中和抗体製品群であるNeutraKine™シリーズを上市しました。私たちのプロセスの主な利点は、次のとおりです:

  • NeutraKine™抗体は、本物のHumanKine®ヒトタンパク質を免疫原として使用しているため、天然型の標的タンパク質に対し、より関連性の高い抗体が生成されます。
  • NeutraKine™抗体は、HumanKine®タンパク質活性の中和に対して試験されています。

プロテインテック社のNeutraKine™中和抗体は、COVID-19関連サイトカインストームに関与する複数のサイトカインに対して使用できます。サイトカインストームの際に過剰に産生されたIL-6およびTNF-αの阻害は、この重度の疾患に対処するための1つの方法であり得ます。NeutraKine™抗IL6中和抗体および抗TNFα中和抗体(図2および3)は、他に類を見ない特異性と感度を示します。プロテインテック社は、他にも多数のNeutraKine™抗サイトカイン中和抗体を提供しており、COVID-19の普遍的な治療法の探索をさらに加速させる可能性があります。

図2.組換えHumanKine® IL-6(HZ-1019)は、用量依存的な方法でハイブリドーマ(プロテインテック 抗GSTクローン3G12B10)の増殖を刺激する(青色の曲線、下のX軸と左のY軸を参照)。ヒトIL-6(1ng/mL HZ-1019)の活性は、連続希釈でNeutraKine™ IL-6抗体(69001-1-IG)により中和される(赤い曲線、上側のX軸および右側のY軸を参照)。ND50は通常3~15ng/mLである。

図3.組換えヒトTNFα(HZ-1014)は、用量依存的にL-929細胞の増殖を阻害する(青色の曲線)。組換えヒトTNF-α(5ng/mL)によって誘発される活性は、連続希釈でNeutraKine™抗TNF-α抗体(69002-1-IG)により中和される(赤い曲線、上側のX軸と右側のY軸を参照)。ND50は、通常、10~40ng/mLである。

NeutraKine™ シリーズ製品リスト

ターゲット

カタログナンバー

免疫原

D50

IL-6 69001-1-Ig HZ-1019 3-15 ng/mL (cytokine 1 ng/mL)
TNF-alpha 69002-1-Ig HZ-1014 10-40 ng/mL (cytokine 5 ng/mL)
GM-CSF 69003-1-Ig HZ-1002 1.5-4 sg/mL (cytokine 0.2 ng/mL)
IL-3 69004-1-Ig HZ-1074 0.8-2.4 ng/mL (cytokine 0.5 ng/mL)
IL-4 69005-1-Ig HZ-1004 200-500 ng/mL (cytokine 0.5 ng/mL)
IL-23 p40 69006-1-Ig HZ-1254 8-30 ng/mL (cytokine 4 ng/mL)
IFN-gamma 69007-1-Ig HZ-1301 100-400 ng/mL (cytokine 5 ng/mL)
IFN-alpha 2A 69008-1-Ig HZ-1066 300-500 ng/mL (cytokine 100 ng/mL)
Beta-NGF 69009-1-Ig HZ-1222 4-20 ng/mL (cytokine 2 ng/mL)

参考文献

1. Huang C, Wang Y, Li X, et al. Clinical features of patients infected with 2019 novel coronavirus in Wuhan, China

2. Michot JM, Albiges L, Chaput N, et al. Tocilizumab, an anti-IL6 receptor antibody, to treat COVID-19-related respiratory failure: a case report

Blog

Posted:
28 April, 2020

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