JP4334271B2 - Antibody sequence creation device, antibody sequence creation method, program, and recording medium - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、抗体配列作成装置、抗体配列作成方法、プログラム、および、記録媒体に関し、特に、任意の抗原に対する非ヒト由来のモノクローナル抗体の活性を保持したまま、ヒトにおける抗原性を大幅に低下させた抗体を作成することができる抗体配列作成装置、抗体配列作成方法、プログラム、および、記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】
非ヒト由来のモノクローナル抗体は、疾患の原因である抗原に特異的に結合するため、有効な治療薬となることが期待できる。
【0003】
しかし、非ヒト由来のモノクローナル抗体はヒトにおいて高い抗原性を有するので、非ヒト由来のモノクローナル抗体をヒトに頻繁に投与することはできない。
【0004】
具体的には、例えば、ヒトに投与した例えばマウス抗体などの非ヒト抗体に対して生成されるヒト抗マウス抗体は危険な免疫応答を引き起こすので、非ヒト由来のモノクローナル抗体をヒトに頻繁に投与することはできない。
【0005】
また、例えば、ヒトに投与した非ヒト抗体は異物として代謝されうるので、ヒトにおける非ヒト抗体の半減期は短く、期待された効果を発揮できない。
【0006】
このような危険な免疫応答および異物としての代謝は非ヒト抗体のヒトにおける抗原性が主因であると考えられる。そこで、これらの問題を解決するため、非ヒト由来抗体の抗原性を低減させる方法が開発されてきた。
【0007】
その一つが、キメラ抗体の作成である(例えば、非特許文献1などを参照。)。この方法は、可変領域(V領域)はもとの非ヒト由来のモノクローナル抗体に由来し、定常領域(C領域)は適当なヒト抗体に由来するキメラ型の抗体を作成する、というものである。
【0008】
この方法によって得られるキメラ抗体は、もとの非ヒト抗体のV領域を完全な形で含有するので、もとの非ヒト抗体と同一の特異性をもって抗原に結合することが期待できる。
【0009】
さらに、キメラ抗体は、非ヒトに由来するアミノ酸配列が実質的に滅少しており、それ故にもとの非ヒト抗体に比べて抗原性が低いと予想される。
【0010】
しかし、キメラ抗体のV領域は依然として非ヒト配列であるため、非ヒト配列による危険な免疫応答および異物としての代謝が(例えばキメラ抗体をヒトに投与した際に)起こる可能性がある
【0011】
そこで、非ヒト抗体の抗原性を低減させるための第二の方法として、一般にヒト化抗体作成方法と呼ばれている手法が開発された(例えば、非特許文献2、非特許文献3などを参照。)。このヒト化抗体作成方法は、非ヒト抗体のV領域の相補性決定領域(complementarity determining region;CDR)のみをヒト抗体のV領域に移植することで新たなヒト抗体のV領域を作成する、というものである(PDL社(プロテイン デザイン ラブス インコーポレイティド)(会社名)による 「CDR-grafging」という手法など(例えば、特許文献2などを参照))。
【0012】
ただし、必要によっては、ヒト抗体のV領域のCDRの構造をより一層もとの非ヒト抗体の構造に近づけるために、CDRの構造を支持しているフレームワーク領域(FR)の一部のアミノ酸配列を非ヒト抗体のV領域からヒト抗体のV領域に移植する場合がある。
【0013】
このヒト化抗体作成方法により作成されたヒト化抗体において、非ヒトのアミノ酸配列に由来する部分はCDR(と一部のFR)のみである。
【0014】
一般的に、CDRは、超可変アミノ酸配列により構成され、元々ヒトにおいても変異の激しく起こっている部位である。
【0015】
そのため、この領域は非ヒトのままにしておいても抗原性の原因になる可能性は少ないと言われており、このヒト化抗体作成方法により作成されたヒト化抗体は非ヒト抗体の潜在的な抗原性をさらに大幅に低下させることが期待される。
【0016】
しかし、このヒト化抗体作成方法により作成されたヒト化抗体はFRの一部に非ヒト抗体のV領域からヒト抗体のV領域に移植されたアミノ酸配列を含むため、作成されたヒト化抗体をヒトに投与すると、ヒトに存在しないアミノ酸配列を有する領域に対する抗体ができる危険性が存在する。
【0017】
そこで、それを回避するような方法も提案されている(例えば、特許文献1などを参照。)。
【0018】
この方法では、三個のCDRの立体構造を保持するために必要な四個のFR(FR1〜4)について、一つのFRを単位として、非ヒト抗体のFRをデータベース上に存在する相同性の高いヒト抗体のFRに置換している。この際、データベース上に存在するヒト抗体から数種類のFRを選択し、置換することにより活性の高いヒト化抗体の作成を行う(例えば、特許文献1などを参照)。
【0019】
【非特許文献1】
Lobuglio A. et. al,“Mouse/humanchimeric monoclonal antibody in man: kinetics and immune respon se.”,Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86,p.4220−4224,1989
【非特許文献2】
Riechmann L. et. al,“Reshaping human antibodies for therapy.”,N ature,322,p.323−327,1988
【非特許文献3】
Sato K. et. al,“Reshaping a human antibody to inhibit the inter leukin 6−dependent tumor cell gr owth.”,Cancer Res.,53,p.851−856, 1993
【特許文献1】
国際公開第99/51743号パンフレット
【特許文献2】
特許第2828340号公報
【0020】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、キメラ抗体のように非ヒト由来アミノ酸配列の含有率が高いと抗原性が高くなり、ヒト化抗体のように非ヒト由来のアミノ酸配列の含有率が低いと活性が低くなる傾向がある、つまり、非ヒト抗体からの抗体作成では「抗体の活性の高さ」と「抗原性の低さ」とが相反してしまう、という問題点がある。
【0021】
すなわち、抗体の治療薬としての応用を考慮すると抗体は2つの条件、つまり、1.抗原に対する活性が高いこと、2.ヒトに対する抗原性が低いこと、を満たしている必要がある。
【0022】
上記2つの要求を同時に満たすためには、ヒトへの抗原性排除に際して全く新しいアプローチが必要であるが、有効な手段は未だ確立していないのが現状である。
【0023】
また、例えば、イエネルのネットワーク仮説によれば、CDRに対する別の抗体が存在し、抗体のネットワークを作っているといわれているが(例えば、「Jerne N. K.,“The immune system.”,Sci.Amer.,No.229,p.52−60,1973」、「Jerne N. K.,“Towards a network theory of the immune system.”,Ann. Immunol.(Inst. Pasteur),No.125 C,p.373−389,1974」、「多田富雄,“免疫の意味論”,青土社,1993」などを参照。)、従来のキメラ抗体/ヒト化抗体作成方法ではCDRのヒト化を許容しないように抗体を作成しているため、非ヒトの配列であるCDRに対する抗体ができる危険性が依然ある、という問題点がある。
【0024】
このように、従来のシステム等は数々の問題点を有しており、その結果、システムの利用者および管理者のいずれにとっても、利便性が悪く、また、利用効率が悪いものであった。
【0025】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、任意の抗原に対する非ヒト由来モノクローナル抗体の活性を保持したまま、ヒトにおける抗原性を大幅に低下させた抗体を作成することができる抗体配列作成装置、抗体配列作成方法、プログラム、および、記録媒体を提供することを目的としている。
【0026】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上述した問題点を解決するために、生体内において異物が体内に入ってから免疫反応が始まるまでのしくみに着目した。
【0027】
当該しくみについて、簡単に説明する。まず、異物はマクロファージなどに貪食される。ついで、異物に属していたタンパク質は分解され、その断片が抗原ペプチドとしてヘルパーT細胞にあるレセプター(TCR)に提示される。
【0028】
免疫反応を開始できるTCRは、自己断片と強く結合しない、つまり、「異物」と「自己」をきちんと見分けることができるかについて、胸腺という臓器を構成する胸腺支質細胞で鑑別されたタンパク質である。
【0029】
TCRは提示された抗原ペプチドが自分にない蛋白質由来の断片か否かを見分ける。ここで自分にはないと判断されると、ヘルパーT細胞からの指令により、この異物に対する免疫反応が始まる。
【0030】
本発明者は、当該しくみの中で、重要と考えられる性質は、1.抗原性は蛋白質の断片で認識されていること、2.TCRは自分にない断片かどうかを見分けることにより免疫反応を制御していること、であると考えた。
【0031】
さらに、本発明者は、当該性質が真に重要であるならば、非ヒト化抗体から抗原性を排除しヒト化するためには、非ヒト抗体の配列断片(9〜11残基程度の断片)をヒト断片が持つ断片配列に変異させればよい、と考えた。
【0032】
以上の経緯から、本発明者は、TCRに対する抗原提示機構による免疫反応と、従来の配列断片の自己化(ヒト化)というコンセプトとに基づいて、従来にはない新規の計算機上の抗体設計手法を開発することにより、上述した問題点に対する解決策を提案する。
【0033】
このような目的を達成するため、請求項1に記載の抗体配列作成装置は、相補性決定領域情報および/またはフレームワーク領域情報を含む抗体配列情報を取得する取得手段と、上記取得手段により取得された上記抗体配列情報を予め定められた長さの抗体断片配列情報に分割する分割手段と、上記分割手段により分割された上記抗体断片配列情報ごとに、一致する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報を検索する一致検索手段と、上記一致検索手段により上記一致する上記アミノ酸断片配列情報が検索されなかった上記抗体断片配列情報ごとに、類似する上記アミノ酸断片配列情報を検索する類似検索手段と、上記類似検索手段により検索された各上記類似する上記アミノ酸断片配列情報と検索元の上記抗体断片配列情報とを入れ替えて上記抗体配列情報を変異する変異手段と、上記変異手段により変異された上記抗体配列情報について、変異前の上記抗体配列情報の活性を維持しているかを示す抗体活性維持率を決定する抗体活性維持率決定手段と、上記抗体活性維持率決定手段により決定された上記抗体活性維持率に基づいて、上記抗体配列情報の変異を決定する変異決定手段とを備えたことを特徴とする。
【0034】
この装置によれば、相補性決定領域情報および/またはフレームワーク領域情報を含む抗体配列情報を取得し、取得された抗体配列情報を予め定められた長さの抗体断片配列情報に分割し、分割された抗体断片配列情報ごとに、一致する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報を検索し、一致するアミノ酸断片配列情報が検索されなかった抗体断片配列情報ごとに、類似するアミノ酸断片配列情報を検索し、検索された各類似するアミノ酸断片配列情報と検索元の抗体断片配列情報とを入れ替えて抗体配列情報を変異し、変異された抗体配列情報について、変異前の抗体配列情報の活性を維持しているかを示す抗体活性維持率を決定し、決定された抗体活性維持率に基づいて、抗体配列情報の変異を決定するので、他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報を多く含む、つまり他の生物種において抗原性が低い抗体配列情報を効率よく作成することができ、かつ、この装置によれば、抗体活性維持率に基づいて、抗体配列情報の変異を決定するので、抗体活性に影響を与える部分が変異していない、つまり抗体活性の高い抗体配列情報を効率よく作成することができる。
【0035】
また、この装置によれば、抗原性はタンパク質の断片配列を単位にTCRにて認識されているという免疫反応のしくみに基づいて、抗体断片配列情報を他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報に変異させているので、生物学的事実を反映した抗体配列情報を効率よく作成することができる。
【0036】
また、請求項2に記載の抗体配列作成装置は、請求項1に記載の抗体配列作成装置において、上記取得手段は、上記抗体配列情報を、上記相補性決定領域情報と上記フレームワーク領域情報とに分割する領域分割手段をさらに備えたことを特徴とする。
【0037】
これは取得手段の一例を一層具体的に示すものである。この装置によれば、抗体配列情報を、相補性決定領域情報とフレームワーク領域情報とに分割するので、例えば、相補性決定領域情報とフレームワーク領域情報にまたがる抗体断片配列情報を変異の対象に考慮せずに抗体配列情報を作成すことができ、高精度で抗体配列情報を作成することができ、かつ、計算量を効果的に削減することができる。
【0038】
また、この装置によれば、例えば、相補性決定領域情報の関与する抗体断片配列情報が抗原性を持つ可能性が低い場合には、変異の対象をフレームワーク領域情報のみに限定して取り扱うことができるため、相補性決定領域情報は元の配列のままにフレームワーク領域情報のみを他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報に変異させた、抗原性が低く、かつ、抗体活性の高い抗体配列情報を効率よく作成することができる。逆に、相補性決定領域情報の関与する抗体断片配列情報が抗原性を持つ可能性がある場合には、変異の対象としてフレームワーク領域情報と相補性決定領域情報の両方を考慮することができる。この際、相補性決定領域情報に関するデータベースをフレームワーク領域情報に関するものとは別に用意することもできる。
【0039】
また、請求項3に記載の抗体配列作成装置は、請求項1または2に記載の抗体配列作成装置において、上記分割手段は、上記抗体配列情報の先頭から1アミノ酸残基ずつスライドしながら上記予め定められた長さの上記抗体断片配列情報に分割するスライド分割手段をさらに備えたことを特徴とする。
【0040】
これは分割手段の一例を一層具体的に示すものである。この装置によれば、抗体配列情報の先頭から1アミノ酸残基ずつスライドしながら予め定められた長さの抗体断片配列情報に分割するので、異物としてマクロファージに貪食されたタンパク質は任意の位置で分解され断片化された後、TCRに提示されるという免疫反応のしくみに基づいて、分割される可能性のある抗体断片配列情報を漏れなく作成するので、生物学的事実を反映した抗体配列情報を効率よく作成することができる。
【0041】
また、請求項4に記載の抗体配列作成装置は、請求項1から3のいずれか一つに記載の抗体配列作成装置において、上記抗体断片配列情報の上記予め定められた長さは、9〜20であることを特徴とする。
【0042】
これは抗体断片配列情報の予め定められた長さの一例を一層具体的に示すものである。この装置によれば、抗体断片配列情報の予め定められた長さは、9〜20であるので、異物としてマクロファージに貪食されたタンパク質は任意の位置で9〜20残基程度の断片配列に分解され断片化された後、TCRに提示されるという免疫反応のしくみに基づいて、抗体断片配列情報を作成するので、生物学的事実を反映した抗体配列情報を効率よく作成することができる。
【0043】
また、請求項5に記載の抗体配列作成装置は、請求項1から4のいずれか一つに記載の抗体配列作成装置において、上記抗体活性維持率決定手段は、上記変異手段にて入れ替える上記類似する上記アミノ酸断片配列情報と上記検索元の上記抗体断片配列情報との変化量を算出する変化量算出手段と、上記変化量算出手段により算出された上記変化量に基づいて、上記抗体活性維持率を決定する変化量基準抗体活性維持率決定手段とをさらに備えたことを特徴とする。
【0044】
これは抗体活性維持率決定手段の一例を一層具体的に示すものである。この装置によれば、入れ替える類似するアミノ酸断片配列情報と検索元の抗体断片配列情報との変化量を算出し、算出された変化量に基づいて、抗体活性維持率を決定するので、アミノ酸残基の変化による抗体活性の低下を考慮して、元の抗体配列の一部を類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報に変異させることができ、そのため、他の生物種における抗原性を低下させ、かつ、抗体活性を高く維持させた抗体配列情報を効率よく作成することができる。
【0045】
すなわち、この装置によれば、アミノ酸残基の変化量が多くなれば抗体活性が失われ、また、アミノ酸残基の変化量が少なくなれば抗体活性が維持される点を考慮し、元の抗体配列の一部を類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報に変異させることができ、そのため、他の生物種における抗原性を低下させ、かつ、抗体活性を高く維持させた抗体配列情報を効率よく作成することができる。
【0046】
また、請求項6に記載の抗体配列作成装置は、請求項1から5のいずれか一つに記載の抗体配列作成装置において、上記抗体活性維持率決定手段は、上記変異手段にて入れ替える上記類似する上記アミノ酸断片配列情報および上記検索元の上記抗体断片配列情報について、それぞれの構造を比較し、配列の変化が構造の変化にどれだけ寄与したかを示す構造変化寄与率を算出する構造変化寄与率算出手段と、上記構造変化寄与率算出手段により算出された上記構造変化寄与率に基づいて、上記抗体活性維持率を決定する構造変化寄与率基準抗体活性維持率決定手段とをさらに備えたことを特徴とする。
【0047】
これは抗体活性維持率決定手段の一例を一層具体的に示すものである。この装置によれば、入れ替える類似するアミノ酸断片配列情報および検索元の抗体断片配列情報について、それぞれの構造を比較し、配列の変化が構造の変化にどれだけ寄与したかを示す構造変化寄与率を算出し、算出された構造変化寄与率に基づいて、抗体活性維持率を決定するので、抗体の構造の変化による抗体の抗体活性の低下を考慮して、元の抗体配列の一部を類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報に変異させることができ、そのため、他の生物種における抗原性を低下させ、かつ、抗体活性を高く維持させた抗体配列情報を効率よく作成することができる。
【0048】
すなわち、この装置によれば、抗体の構造変化が大きくなれば抗体活性が失われ、また、抗体の構造変化が小さくなれば抗体活性が維持される点を考慮し、元の抗体配列の一部を類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報に変異させることができ、そのため、他の生物種における抗原性を低下させ、かつ、抗体活性を高く維持させた抗体配列情報を効率よく作成することができる。
【0049】
また、請求項7に記載の抗体配列作成装置は、請求項1から6のいずれか一つに記載の抗体配列作成装置において、上記抗体活性維持率決定手段は、上記変異手段にて入れ替える上記類似する上記アミノ酸断片配列情報および上記検索元の上記抗体断片配列情報について、それぞれの配列上で変化したアミノ酸の性質に関する指標情報を算出する指標情報算出手段と、上記指標情報算出手段により算出された上記指標情報に基づいて、上記抗体活性維持率を決定する指標情報基準抗体活性維持率決定手段とをさらに備えたことを特徴とする。
【0050】
これは抗体活性維持率決定手段の一例を一層具体的に示すものである。この装置によれば、入れ替える類似するアミノ酸断片配列情報および検索元の抗体断片配列情報について、それぞれの配列上で変化したアミノ酸の性質に関する指標情報を算出し、算出された指標情報に基づいて、抗体活性維持率を決定するので、類似するアミノ酸断片配列情報および検索元の抗体断片配列情報について、それぞれの配列上における、例えば、電荷の差やエネルギーの差やアフィニティの差などの指標情報の変化による抗体活性の低下を考慮して、元の抗体配列の一部を類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報に変異させることができ、そのため、他の生物種における抗原性を低下させ、かつ、抗体活性を高く維持させた抗体配列情報を効率よく作成することができる。
【0051】
すなわち、この装置によれば、類似するアミノ酸断片配列情報および検索元の抗体断片配列情報について、それぞれの配列上における、例えば、電荷の差やエネルギーの差やアフィニティの差などが大きくなれば抗体活性が失われ、一方、それぞれの配列上における、例えば、電荷の差やエネルギーの差やアフィニティの差などが小さくなれば抗体活性が維持される点を考慮し、元の抗体配列の一部を類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報に変異させることができ、そのため、他の生物種における抗原性を低下させ、かつ、抗体活性を高く維持させた抗体配列情報を効率よく作成することができる。
【0052】
また、請求項8に記載の抗体配列作成装置は、請求項1から7のいずれか一つに記載の抗体配列作成装置において、上記変異決定手段は、変異前に対して変異後の上記抗体配列情報の上記抗体活性維持率が減少した場合、変異を終了することを特徴とする。
【0053】
これは変異決定手段の一例を一層具体的に示すものである。この装置によれば、変異前に対して変異後の抗体配列情報の抗体活性維持率が減少した場合、変異を終了するので、変異前の抗体配列情報の抗体活性が下がるような変異をなくすことができ、これにより、抗原性を維持し、かつ、抗体活性の高い抗体配列情報を効果的に作成することができる。
【0054】
また、請求項9に記載の抗体配列作成装置は、請求項1から8のいずれか一つに記載の抗体配列作成装置において、上記抗体配列情報は、非ヒトに関する上記抗体配列情報であり、かつ、上記他の生物種に関する上記アミノ酸断片配列情報は、ヒトに関する上記アミノ酸断片配列情報であることを特徴とする。
【0055】
これは抗体配列情報および他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報の一例を一層具体的に示すものである。この装置によれば、抗体配列情報は、非ヒトに関する抗体配列情報であり、かつ、他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報は、ヒトに関するアミノ酸断片配列情報であるので、相補性決定領域情報および/またはフレームワーク領域情報を含む非ヒト抗体配列情報を取得し、取得された非ヒト抗体配列情報を予め定められた長さの非ヒト抗体断片配列情報に分割し、分割された非ヒト抗体断片配列情報ごとに、一致するヒトアミノ酸断片配列情報を検索し、一致するヒトアミノ酸断片配列情報が検索されなかった非ヒト抗体断片配列情報ごとに、類似するヒトアミノ酸断片配列情報を検索し、検索された各類似するヒトアミノ酸断片配列情報と検索元の非ヒト抗体断片配列情報とを入れ替えて非ヒト抗体配列情報を変異し、変異された非ヒト抗体配列情報について、変異前の非ヒト抗体配列情報の活性を維持しているかを示す抗体活性維持率を決定し、決定された抗体活性維持率に基づいて、非ヒト抗体配列情報をヒト化したヒト化抗体配列情報の変異を決定するので、マウスなどに由来する非ヒト抗体に対してヒト由来のアミノ酸断片配列を多く含ませることによりヒト化を行って、ヒトに対する抗原性を低くし、副作用が少ないヒト化抗体配列情報を効率よく作成することができる。
【0056】
また、この装置によれば、非ヒト抗体の活性に影響を与える部分を変異させない、つまり非ヒト抗体の抗体活性を高く維持させるようにヒト化抗体配列情報を効率よく作成することができ、これにより、効果的なヒト化抗体を効率よく作成することができる。
【0057】
また、この装置によれば、作成されたヒト化抗体配列情報を産業上多くの分野、特に医薬品、医療等の分野で広く利用することができる。
【0058】
また、本発明は抗体配列作成方法に関するものであり、請求項10に記載の抗体配列作成方法は、相補性決定領域情報および/またはフレームワーク領域情報を含む抗体配列情報を取得する取得ステップと、上記取得ステップにより取得された上記抗体配列情報を予め定められた長さの抗体断片配列情報に分割する分割ステップと、上記分割ステップにより分割された上記抗体断片配列情報ごとに、一致する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報を検索する一致検索ステップと、上記一致検索ステップにより上記一致する上記アミノ酸断片配列情報が検索されなかった上記抗体断片配列情報ごとに、類似する上記アミノ酸断片配列情報を検索する類似検索ステップと、上記類似検索ステップにより検索された各上記類似する上記アミノ酸断片配列情報と検索元の上記抗体断片配列情報とを入れ替えて上記抗体配列情報を変異する変異ステップと、上記変異ステップにより変異された上記抗体配列情報について、変異前の上記抗体配列情報の活性を維持しているかを示す抗体活性維持率を決定する抗体活性維持率決定ステップと、上記抗体活性維持率決定ステップにより決定された上記抗体活性維持率に基づいて、上記抗体配列情報の変異を決定する変異決定ステップとを含むことを特徴とする。
【0059】
この方法によれば、相補性決定領域情報および/またはフレームワーク領域情報を含む抗体配列情報を取得し、取得された抗体配列情報を予め定められた長さの抗体断片配列情報に分割し、分割された抗体断片配列情報ごとに、一致する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報を検索し、一致するアミノ酸断片配列情報が検索されなかった抗体断片配列情報ごとに、類似するアミノ酸断片配列情報を検索し、検索された各類似するアミノ酸断片配列情報と検索元の抗体断片配列情報とを入れ替えて抗体配列情報を変異し、変異された抗体配列情報について、変異前の抗体配列情報の活性を維持しているかを示す抗体活性維持率を決定し、決定された抗体活性維持率に基づいて、抗体配列情報の変異を決定するので、他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報を多く含む、つまり他の生物種において抗原性が低い抗体配列情報を効率よく作成することができ、かつ、この方法によれば、抗体活性維持率に基づいて、抗体配列情報の変異を決定するので、抗体活性に影響を与える部分が変異していない、つまり抗体活性の高い抗体配列情報を効率よく作成することができる。
【0060】
また、この方法によれば、抗原性はタンパク質の断片配列を単位にTCRにて認識されているという免疫反応のしくみに基づいて、抗体断片配列情報を他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報に変異させているので、生物学的事実を反映した抗体配列情報を効率よく作成することができる。
【0061】
また、請求項11に記載の抗体配列作成方法は、請求項10に記載の抗体配列作成方法において、上記取得ステップは、上記抗体配列情報を、上記相補性決定領域情報と上記フレームワーク領域情報とに分割する領域分割ステップをさらに含むことを特徴とする。
【0062】
これは取得ステップの一例を一層具体的に示すものである。この方法によれば、抗体配列情報を、相補性決定領域情報とフレームワーク領域情報とに分割するので、例えば、相補性決定領域情報とフレームワーク領域情報にまたがる抗体断片配列情報を変異の対象に考慮せずに抗体配列情報を作成すことができ、高精度で抗体配列情報を作成することができ、かつ、計算量を効果的に削減することができる。
【0063】
また、この方法によれば、例えば、相補性決定領域情報の関与する抗体断片配列情報が抗原性を持つ可能性が低い場合には、変異の対象をフレームワーク領域情報のみに限定して取り扱うことができるため、相補性決定領域情報は元の配列のままにフレームワーク領域情報のみを他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報に変異させた、抗原性が低く、かつ、抗体活性の高い抗体配列情報を効率よく作成することができる。逆に、相補性決定領域情報の関与する抗体断片配列情報が抗原性を持つ可能性がある場合には、変異の対象としてフレームワーク領域情報と相補性決定領域情報の両方を考慮することができる。この際、相補性決定領域情報に関するデータベースをフレームワーク領域情報に関するものとは別に用意することもできる。
【0064】
また、請求項12に記載の抗体配列作成方法は、請求項10または11に記載の抗体配列作成方法において、上記分割ステップは、上記抗体配列情報の先頭から1アミノ酸残基ずつスライドしながら上記予め定められた長さの上記抗体断片配列情報に分割するスライド分割ステップをさらに含むことを特徴とする。
【0065】
これは分割ステップの一例を一層具体的に示すものである。この方法によれば、抗体配列情報の先頭から1アミノ酸残基ずつスライドしながら予め定められた長さの抗体断片配列情報に分割するので、異物としてマクロファージに貪食されたタンパク質は任意の位置で分解され断片化された後、TCRに提示されるという免疫反応のしくみに基づいて、分割される可能性のある抗体断片配列情報を漏れなく作成するので、生物学的事実を反映した抗体配列情報を効率よく作成することができる。
【0066】
また、請求項13に記載の抗体配列作成方法は、請求項10から12のいずれか一つに記載の抗体配列作成方法において、上記抗体断片配列情報の上記予め定められた長さは、9〜20であることを特徴とする。
【0067】
これは抗体断片配列情報の予め定められた長さの一例を一層具体的に示すものである。この方法によれば、抗体断片配列情報の予め定められた長さは、9〜20であるので、異物としてマクロファージに貪食されたタンパク質は任意の位置で9〜20残基程度の断片配列に分解され断片化された後、TCRに提示されるという免疫反応のしくみに基づいて、抗体断片配列情報を作成するので、生物学的事実を反映した抗体配列情報を効率よく作成することができる。
【0068】
また、請求項14に記載の抗体配列作成方法は、請求項10から13のいずれか一つに記載の抗体配列作成方法において、上記抗体活性維持率決定ステップは、上記変異ステップにて入れ替える上記類似する上記アミノ酸断片配列情報と上記検索元の上記抗体断片配列情報との変化量を算出する変化量算出ステップと、上記変化量算出ステップにより算出された上記変化量に基づいて、上記抗体活性維持率を決定する変化量基準抗体活性維持率決定ステップとをさらに含むことを特徴とする。
【0069】
これは抗体活性維持率決定ステップの一例を一層具体的に示すものである。この方法によれば、入れ替える類似するアミノ酸断片配列情報と検索元の抗体断片配列情報との変化量を算出し、算出された変化量に基づいて、抗体活性維持率を決定するので、アミノ酸残基の変化による抗体活性の低下を考慮して、元の抗体配列の一部を類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報に変異させることができ、そのため、他の生物種における抗原性を低下させ、かつ、抗体活性を高く維持させた抗体配列情報を効率よく作成することができる。
【0070】
すなわち、この方法によれば、アミノ酸残基の変化量が多くなれば抗体活性が失われ、また、アミノ酸残基の変化量が少なくなれば抗体活性が維持される点を考慮し、元の抗体配列の一部を類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報に変異させることができ、そのため、他の生物種における抗原性を低下させ、かつ、抗体活性を高く維持させた抗体配列情報を効率よく作成することができる。
【0071】
また、請求項15に記載の抗体配列作成方法は、請求項10から14のいずれか一つに記載の抗体配列作成方法において、上記抗体活性維持率決定ステップは、上記変異ステップにて入れ替える上記類似する上記アミノ酸断片配列情報および上記検索元の上記抗体断片配列情報について、それぞれの構造を比較し、配列の変化が構造の変化にどれだけ寄与したかを示す構造変化寄与率を算出する構造変化寄与率算出ステップと、上記構造変化寄与率算出ステップにより算出された上記構造変化寄与率に基づいて、上記抗体活性維持率を決定する構造変化寄与率基準抗体活性維持率決定ステップとをさらに含むことを特徴とする。
【0072】
これは抗体活性維持率決定ステップの一例を一層具体的に示すものである。この方法によれば、入れ替える類似するアミノ酸断片配列情報および検索元の抗体断片配列情報について、それぞれの構造を比較し、配列の変化が構造の変化にどれだけ寄与したかを示す構造変化寄与率を算出し、算出された構造変化寄与率に基づいて、抗体活性維持率を決定するので、抗体の構造の変化による抗体の抗体活性の低下を考慮して、元の抗体配列の一部を類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報に変異させることができ、そのため、他の生物種における抗原性を低下させ、かつ、抗体活性を高く維持させた抗体配列情報を効率よく作成することができる。
【0073】
すなわち、この方法によれば、抗体の構造変化が大きくなれば抗体活性が失われ、また、抗体の構造変化が小さくなれば抗体活性が維持される点を考慮し、元の抗体配列の一部を類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報に変異させることができ、そのため、他の生物種における抗原性を低下させ、かつ、抗体活性を高く維持させた抗体配列情報を効率よく作成することができる。
【0074】
また、請求項16に記載の抗体配列作成方法は、請求項10から15のいずれか一つに記載の抗体配列作成方法において、上記抗体活性維持率決定ステップは、上記変異ステップにて入れ替える上記類似する上記アミノ酸断片配列情報および上記検索元の上記抗体断片配列情報について、それぞれの配列上で変化したアミノ酸の性質に関する指標情報を算出する指標情報算出ステップと、上記指標情報算出ステップにより算出された上記指標情報に基づいて、上記抗体活性維持率を決定する指標情報基準抗体活性維持率決定ステップとをさらに含むことを特徴とする。
【0075】
これは抗体活性維持率決定ステップの一例を一層具体的に示すものである。この方法によれば、入れ替える類似するアミノ酸断片配列情報および検索元の抗体断片配列情報について、それぞれの配列上で変化したアミノ酸の性質に関する指標情報を算出し、算出された指標情報に基づいて、抗体活性維持率を決定するので、類似するアミノ酸断片配列情報および検索元の抗体断片配列情報について、それぞれの配列上における、例えば、電荷の差やエネルギーの差やアフィニティの差などの指標情報の変化による抗体活性の低下を考慮して、元の抗体配列の一部を類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報に変異させることができ、そのため、他の生物種における抗原性を低下させ、かつ、抗体活性を高く維持させた抗体配列情報を効率よく作成することができる。
【0076】
すなわち、この方法によれば、類似するアミノ酸断片配列情報および検索元の抗体断片配列情報について、それぞれの配列上における、例えば、電荷の差やエネルギーの差やアフィニティの差などが大きくなれば抗体活性が失われ、一方、それぞれの配列上における、例えば、電荷の差やエネルギーの差やアフィニティの差などが小さくなれば抗体活性が維持される点を考慮し、元の抗体配列の一部を類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報に変異させることができ、そのため、他の生物種における抗原性を低下させ、かつ、抗体活性を高く維持させた抗体配列情報を効率よく作成することができる。
【0077】
また、請求項17に記載の抗体配列作成方法は、請求項10から16のいずれか一つに記載の抗体配列作成方法において、上記変異決定ステップは、変異前に対して変異後の上記抗体配列情報の上記抗体活性維持率が減少した場合、変異を終了することを特徴とする。
【0078】
これは変異決定ステップの一例を一層具体的に示すものである。この方法によれば、変異前に対して変異後の抗体配列情報の抗体活性維持率が減少した場合、変異を終了するので、変異前の抗体配列情報の抗体活性が下がるような変異をなくすことができ、これにより、抗原性を維持し、かつ、抗体活性の高い抗体配列情報を効果的に作成することができる。
【0079】
また、請求項18に記載の抗体配列作成方法は、請求項10から17のいずれか一つに記載の抗体配列作成方法において、上記抗体配列情報は、非ヒトに関する上記抗体配列情報であり、かつ、上記他の生物種に関する上記アミノ酸断片配列情報は、ヒトに関する上記アミノ酸断片配列情報であることを特徴とする。
【0080】
これは抗体配列情報および他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報の一例を一層具体的に示すものである。この方法によれば、抗体配列情報は、非ヒトに関する抗体配列情報であり、かつ、他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報は、ヒトに関するアミノ酸断片配列情報であるので、相補性決定領域情報および/またはフレームワーク領域情報を含む非ヒト抗体配列情報を取得し、取得された非ヒト抗体配列情報を予め定められた長さの非ヒト抗体断片配列情報に分割し、分割された非ヒト抗体断片配列情報ごとに、一致するヒトアミノ酸断片配列情報を検索し、一致するヒトアミノ酸断片配列情報が検索されなかった非ヒト抗体断片配列情報ごとに、類似するヒトアミノ酸断片配列情報を検索し、検索された各類似するヒトアミノ酸断片配列情報と検索元の非ヒト抗体断片配列情報とを入れ替えて非ヒト抗体配列情報を変異し、変異された非ヒト抗体配列情報について、変異前の非ヒト抗体配列情報の活性を維持しているかを示す抗体活性維持率を決定し、決定された抗体活性維持率に基づいて、非ヒト抗体配列情報をヒト化したヒト化抗体配列情報の変異を決定するので、マウスなどに由来する非ヒト抗体に対してヒト由来のアミノ酸断片配列を多く含ませることによりヒト化を行って、ヒトに対する抗原性を低くし、副作用が少ないヒト化抗体配列情報を効率よく作成することができる。
【0081】
また、この方法によれば、非ヒト抗体の活性に影響を与える部分を変異させない、つまり非ヒト抗体の抗体活性を高く維持させるようにヒト化抗体配列情報を効率よく作成することができ、これにより、効果的なヒト化抗体を効率よく作成することができる。
【0082】
また、この方法によれば、作成されたヒト化抗体配列情報を産業上多くの分野、特に医薬品、医療等の分野で広く利用することができる。
【0083】
また、本発明はプログラムに関するものであり、請求項19に記載の抗体配列作成方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラムは、相補性決定領域情報および/またはフレームワーク領域情報を含む抗体配列情報を取得する取得ステップと、上記取得ステップにより取得された上記抗体配列情報を予め定められた長さの抗体断片配列情報に分割する分割ステップと、上記分割ステップにより分割された上記抗体断片配列情報ごとに、一致する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報を検索する一致検索ステップと、上記一致検索ステップにより上記一致する上記アミノ酸断片配列情報が検索されなかった上記抗体断片配列情報ごとに、類似する上記アミノ酸断片配列情報を検索する類似検索ステップと、上記類似検索ステップにより検索された各上記類似する上記アミノ酸断片配列情報と検索元の上記抗体断片配列情報とを入れ替えて上記抗体配列情報を変異する変異ステップと、上記変異ステップにより変異された上記抗体配列情報について、変異前の上記抗体配列情報の活性を維持しているかを示す抗体活性維持率を決定する抗体活性維持率決定ステップと、上記抗体活性維持率決定ステップにより決定された上記抗体活性維持率に基づいて、上記抗体配列情報の変異を決定する変異決定ステップとを含むことを特徴とする。
【0084】
このプログラムによれば、相補性決定領域情報および/またはフレームワーク領域情報を含む抗体配列情報を取得し、取得された抗体配列情報を予め定められた長さの抗体断片配列情報に分割し、分割された抗体断片配列情報ごとに、一致する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報を検索し、一致するアミノ酸断片配列情報が検索されなかった抗体断片配列情報ごとに、類似するアミノ酸断片配列情報を検索し、検索された各類似するアミノ酸断片配列情報と検索元の抗体断片配列情報とを入れ替えて抗体配列情報を変異し、変異された抗体配列情報について、変異前の抗体配列情報の活性を維持しているかを示す抗体活性維持率を決定し、決定された抗体活性維持率に基づいて、抗体配列情報の変異を決定するので、他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報を多く含む、つまり他の生物種において抗原性が低い抗体配列情報を効率よく作成することができ、かつ、このプログラムによれば、抗体活性維持率に基づいて、抗体配列情報の変異を決定するので、抗体活性に影響を与える部分が変異していない、つまり抗体活性の高い抗体配列情報を効率よく作成することができる。
【0085】
また、このプログラムによれば、抗原性はタンパク質の断片配列を単位にTCRにて認識されているという免疫反応のしくみに基づいて、抗体断片配列情報を他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報に変異させているので、生物学的事実を反映した抗体配列情報を効率よく作成することができる。
【0086】
また、請求項20に記載のプログラムは、請求項19に記載のプログラムにおいて、上記取得ステップは、上記抗体配列情報を、上記相補性決定領域情報と上記フレームワーク領域情報とに分割する領域分割ステップをさらに含むことを特徴とする。
【0087】
これは取得ステップの一例を一層具体的に示すものである。このプログラムによれば、抗体配列情報を、相補性決定領域情報とフレームワーク領域情報とに分割するので、例えば、相補性決定領域情報とフレームワーク領域情報にまたがる抗体断片配列情報を変異の対象に考慮せずに抗体配列情報を作成すことができ、高精度で抗体配列情報を作成することができ、かつ、計算量を効果的に削減することができる。
【0088】
また、このプログラムによれば、例えば、相補性決定領域情報の関与する抗体断片配列情報が抗原性を持つ可能性が低い場合には、変異の対象をフレームワーク領域情報のみに限定して取り扱うことができるため、相補性決定領域情報は元の配列のままにフレームワーク領域情報のみを他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報に変異させた、抗原性が低く、かつ、抗体活性の高い抗体配列情報を効率よく作成することができる。逆に、相補性決定領域情報の関与する抗体断片配列情報が抗原性を持つ可能性がある場合には、変異の対象としてフレームワーク領域情報と相補性決定領域情報の両方を考慮することができる。この際、相補性決定領域情報に関するデータベースをフレームワーク領域情報に関するものとは別に用意することもできる
【0089】
また、請求項21に記載のプログラムは、請求項19または20に記載のプログラムにおいて、上記分割ステップは、上記抗体配列情報の先頭から1アミノ酸残基ずつスライドしながら上記予め定められた長さの上記抗体断片配列情報に分割するスライド分割ステップをさらに含むことを特徴とする。
【0090】
これは分割ステップの一例を一層具体的に示すものである。このプログラムによれば、抗体配列情報の先頭から1アミノ酸残基ずつスライドしながら予め定められた長さの抗体断片配列情報に分割するので、異物としてマクロファージに貪食されたタンパク質は任意の位置で分解され断片化された後、TCRに提示されるという免疫反応のしくみに基づいて、分割される可能性のある抗体断片配列情報を漏れなく作成するので、生物学的事実を反映した抗体配列情報を効率よく作成することができる。
【0091】
また、請求項22に記載のプログラムは、請求項19から21のいずれか一つに記載のプログラムにおいて、上記抗体断片配列情報の上記予め定められた長さは、9〜20であることを特徴とする。
【0092】
これは抗体断片配列情報の予め定められた長さの一例を一層具体的に示すものである。このプログラムによれば、抗体断片配列情報の予め定められた長さは、9〜20であるので、異物としてマクロファージに貪食されたタンパク質は任意の位置で9〜20残基程度の断片配列に分解され断片化された後、TCRに提示されるという免疫反応のしくみに基づいて、抗体断片配列情報を作成するので、生物学的事実を反映した抗体配列情報を効率よく作成することができる。
【0093】
また、請求項23に記載のプログラムは、請求項19から22のいずれか一つに記載のプログラムにおいて、上記抗体活性維持率決定ステップは、上記変異ステップにて入れ替える上記類似する上記アミノ酸断片配列情報と上記検索元の上記抗体断片配列情報との変化量を算出する変化量算出ステップと、上記変化量算出ステップにより算出された上記変化量に基づいて、上記抗体活性維持率を決定する変化量基準抗体活性維持率決定ステップとをさらに含むことを特徴とする。
【0094】
これは抗体活性維持率決定ステップの一例を一層具体的に示すものである。このプログラムによれば、入れ替える類似するアミノ酸断片配列情報と検索元の抗体断片配列情報との変化量を算出し、算出された変化量に基づいて、抗体活性維持率を決定するので、アミノ酸残基の変化による抗体活性の低下を考慮して、元の抗体配列の一部を類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報に変異させることができ、そのため、他の生物種における抗原性を低下させ、かつ、抗体活性を高く維持させた抗体配列情報を効率よく作成することができる。
【0095】
すなわち、このプログラムによれば、アミノ酸残基の変化量が多くなれば抗体活性が失われ、また、アミノ酸残基の変化量が少なくなれば抗体活性が維持される点を考慮し、元の抗体配列の一部を類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報に変異させることができ、そのため、他の生物種における抗原性を低下させ、かつ、抗体活性を高く維持させた抗体配列情報を効率よく作成することができる。
【0096】
また、請求項24に記載のプログラムは、請求項19から23のいずれか一つに記載のプログラムにおいて、上記抗体活性維持率決定ステップは、上記変異ステップにて入れ替える上記類似する上記アミノ酸断片配列情報および上記検索元の上記抗体断片配列情報について、それぞれの構造を比較し、配列の変化が構造の変化にどれだけ寄与したかを示す構造変化寄与率を算出する構造変化寄与率算出ステップと、上記構造変化寄与率算出ステップにより算出された上記構造変化寄与率に基づいて、上記抗体活性維持率を決定する構造変化寄与率基準抗体活性維持率決定ステップとをさらに含むことを特徴とする。
【0097】
これは抗体活性維持率決定ステップの一例を一層具体的に示すものである。このプログラムによれば、入れ替える類似するアミノ酸断片配列情報および検索元の抗体断片配列情報について、それぞれの構造を比較し、配列の変化が構造の変化にどれだけ寄与したかを示す構造変化寄与率を算出し、算出された構造変化寄与率に基づいて、抗体活性維持率を決定するので、抗体の構造の変化による抗体の抗体活性の低下を考慮して、元の抗体配列の一部を類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報に変異させることができ、そのため、他の生物種における抗原性を低下させ、かつ、抗体活性を高く維持させた抗体配列情報を効率よく作成することができる。
【0098】
すなわち、このプログラムによれば、抗体の構造変化が大きくなれば抗体活性が失われ、また、抗体の構造変化が小さくなれば抗体活性が維持される点を考慮し、元の抗体配列の一部を類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報に変異させることができ、そのため、他の生物種における抗原性を低下させ、かつ、抗体活性を高く維持させた抗体配列情報を効率よく作成することができる。
【0099】
また、請求項25に記載のプログラムは、請求項19から24のいずれか一つに記載のプログラムにおいて、上記抗体活性維持率決定ステップは、上記変異ステップにて入れ替える上記類似する上記アミノ酸断片配列情報および上記検索元の上記抗体断片配列情報について、それぞれの配列上で変化したアミノ酸の性質に関する指標情報を算出する指標情報算出ステップと、上記指標情報算出ステップにより算出された上記指標情報に基づいて、上記抗体活性維持率を決定する指標情報基準抗体活性維持率決定ステップとをさらに含むことを特徴とする。
【0100】
これは抗体活性維持率決定ステップの一例を一層具体的に示すものである。このプログラムによれば、入れ替える類似するアミノ酸断片配列情報および検索元の抗体断片配列情報について、それぞれの配列上で変化したアミノ酸の性質に関する指標情報を算出し、算出された指標情報に基づいて、抗体活性維持率を決定するので、類似するアミノ酸断片配列情報および検索元の抗体断片配列情報について、それぞれの配列上における、例えば、電荷の差やエネルギーの差やアフィニティの差などの指標情報の変化による抗体活性の低下を考慮して、元の抗体配列の一部を類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報に変異させることができ、そのため、他の生物種における抗原性を低下させ、かつ、抗体活性を高く維持させた抗体配列情報を効率よく作成することができる。
【0101】
すなわち、このプログラムによれば、類似するアミノ酸断片配列情報および検索元の抗体断片配列情報について、それぞれの配列上における、例えば、電荷の差やエネルギーの差やアフィニティの差などが大きくなれば抗体活性が失われ、一方、それぞれの配列上における、例えば、電荷の差やエネルギーの差やアフィニティの差などが小さくなれば抗体活性が維持される点を考慮し、元の抗体配列の一部を類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報に変異させることができ、そのため、他の生物種における抗原性を低下させ、かつ、抗体活性を高く維持させた抗体配列情報を効率よく作成することができる。
【0102】
また、請求項26に記載のプログラムは、請求項19から25のいずれか一つに記載のプログラムにおいて、上記変異決定ステップは、変異前に対して変異後の上記抗体配列情報の上記抗体活性維持率が減少した場合、変異を終了することを特徴とする。
【0103】
これは変異決定ステップの一例を一層具体的に示すものである。このプログラムによれば、変異前に対して変異後の抗体配列情報の抗体活性維持率が減少した場合、変異を終了するので、変異前の抗体配列情報の抗体活性が下がるような変異をなくすことができ、これにより、抗原性を維持し、かつ、抗体活性の高い抗体配列情報を効果的に作成することができる。
【0104】
また、請求項27に記載のプログラムは、請求項19から26のいずれか一つに記載のプログラムにおいて、上記抗体配列情報は、非ヒトに関する上記抗体配列情報であり、かつ、上記他の生物種に関する上記アミノ酸断片配列情報は、ヒトに関する上記アミノ酸断片配列情報であることを特徴とする。
【0105】
これは抗体配列情報および他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報の一例を一層具体的に示すものである。このプログラムによれば、抗体配列情報は、非ヒトに関する抗体配列情報であり、かつ、他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報は、ヒトに関するアミノ酸断片配列情報であるので、相補性決定領域情報および/またはフレームワーク領域情報を含む非ヒト抗体配列情報を取得し、取得された非ヒト抗体配列情報を予め定められた長さの非ヒト抗体断片配列情報に分割し、分割された非ヒト抗体断片配列情報ごとに、一致するヒトアミノ酸断片配列情報を検索し、一致するヒトアミノ酸断片配列情報が検索されなかった非ヒト抗体断片配列情報ごとに、類似するヒトアミノ酸断片配列情報を検索し、検索された各類似するヒトアミノ酸断片配列情報と検索元の非ヒト抗体断片配列情報とを入れ替えて非ヒト抗体配列情報を変異し、変異された非ヒト抗体配列情報について、変異前の非ヒト抗体配列情報の活性を維持しているかを示す抗体活性維持率を決定し、決定された抗体活性維持率に基づいて、非ヒト抗体配列情報をヒト化したヒト化抗体配列情報の変異を決定するので、マウスなどに由来する非ヒト抗体に対してヒト由来のアミノ酸断片配列を多く含ませることによりヒト化を行って、ヒトに対する抗原性を低くし、副作用が少ないヒト化抗体配列情報を効率よく作成することができる。
【0106】
また、このプログラムによれば、非ヒト抗体の活性に影響を与える部分を変異させない、つまり非ヒト抗体の抗体活性を高く維持させるようにヒト化抗体配列情報を効率よく作成することができ、これにより、効果的なヒト化抗体を効率よく作成することができる。
【0107】
また、このプログラムによれば、作成されたヒト化抗体配列情報を産業上多くの分野、特に医薬品、医療等の分野で広く利用することができる。
【0108】
また、本発明は記録媒体に関するものであり、請求項28に記載の記録媒体は、上記請求項19から27のいずれか一つに記載されたプログラムを記録したことを特徴とする。
【0109】
この記録媒体によれば、請求項19から27のいずれか一つに記載されたプログラムをコンピュータを利用して実現することができ、これら各方法と同様の効果を得ることができる。
【0110】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる抗原性排除抗体作成装置、抗原性排除抗体作成方法、プログラム、および、記録媒体の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、本実施形態においては、マウス抗体配列をヒト化する場合を一例に説明するが、かかる場合に限定されることなく、ある生物種の抗体配列から他の生物種に適した抗体配列を作成してもよい。
【0111】
[本発明の概要]
以下、本発明の概要について説明し、その後、本発明の構成および処理等について詳細に説明する。図1は本発明の基本原理を示す原理構成図である。
【0112】
本発明は、概略的に、以下の基本的特徴を有する。
【0113】
まず、相補性決定領域情報および/またはフレームワーク領域情報を含む抗体配列情報を取得する(ステップS−1)。
【0114】
ここで、ステップS−1において、取得された抗体配列情報を、相補性決定領域情報とフレームワーク領域情報とに分割してもよい。すなわち、相補性決定領域情報とフレームワーク領域情報とに分割し、それぞれを別々に、以下に示す処理を行ってもよい。
【0115】
ついで、取得された抗体配列情報を予め定められた長さの抗体断片配列情報に分割する(ステップS−2)。
【0116】
ここで、ステップS−2において、抗体断片配列情報の予め定められた長さは、例えば、9〜20配列程度の長さである。
【0117】
また、ステップS−2において、抗体配列情報の先頭から1アミノ酸残基ずつスライドしながら予め定められた長さの抗体断片配列情報に分割(スライド分割)してもよい。
【0118】
ここで、スライド分割の概念について、図29を参照して説明する。図29は、スライド分割の概念の一例を示す図である。
【0119】
まず、スライド分割の開始位置を抗体配列情報の先頭の位置に設定し、設定された当該位置から予め定められた長さ(図29では、「9」)の抗体断片配列情報に分割する。ついで、つぎのスライド分割の開始位置を当該先頭の位置から1アミノ酸残基分スライドさせた位置に設定し、設定された当該位置から予め定められた長さの抗体断片配列情報に分割する。
【0120】
このようにして、スライド分割の開始位置を1アミノ酸残基ずつスライドさせながら、予め定められた長さの抗体断片配列情報に分割する処理を繰り返す。そして、スライド分割の開始位置が抗体配列情報の最後の位置に設定されたら、スライド分割を終了する。これにて、スライド分割の概念の説明を終了する。
【0121】
ついで、分割された抗体断片配列情報ごとに、一致する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報を検索する(ステップS−3)。
【0122】
ここで、「他の生物種」とは、例えば、抗体配列情報とは異なる由来の生物種でもよく、また、本発明により設計される抗体を用いた抗体医療のターゲットとなる、例えば、ヒトなどの生物種でもよい。
【0123】
ついで、一致する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報が検索されなかった抗体断片配列情報ごとに、類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報を検索する(ステップS−4)。
【0124】
ここで、ステップS−3およびステップS−4において、各当該分割された抗体断片配列情報を問い合わせ(query)配列として、例えば、「nr(non−redundant)−aa(GenPept、GenPept−upd、SwissProt、SwissProt−upd、PIR、PRFから同一配列の重複を取り除いたデータベース)」、「Human Ig,TcR」、「GenPept」、「SwissProt」、「PIR」、「PRF」等の既存のアミノ酸断片配列データベースから、一致する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報および類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報を、例えば、BLASTやFASTAなどの既存の類似配列検索方法を用いて検索してもよい。
【0125】
ついで、検索された各類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報と検索元の抗体断片配列情報とを入れ替えて抗体配列情報を変異する(ステップS−5)。
【0126】
ついで、変異された抗体配列情報について、変異前の抗体配列情報の活性を維持しているかを示す抗体活性維持率を決定する(ステップS−6)。
【0127】
ここで、ステップS−6において、当該抗体活性維持率の決定は、変異した類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報および当該変異の影響を受けた抗体断片配列情報について、ステップS−3と同様に一致する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報の検索を行い、当該検索の結果に基づいて、抗体活性維持率を決定してもよい。
【0128】
また、ステップS−6において、ステップS−5にて入れ替える類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報と検索元の抗体断片配列情報との変化量を算出し、算出された変化量に基づいて、抗体活性維持率を決定してもよい。
【0129】
なお、当該変化量は、例えば、入れ替える類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報と検索元の抗体断片配列情報とのアミノ酸残基の違いの数、類似度などでもよい。
【0130】
また、ステップS−6において、ステップS−5にて入れ替える類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報および検索元の抗体断片配列情報について、それぞれの構造を比較し、配列の変化が構造の変化にどれだけ寄与したかを示す構造変化寄与率を算出し、算出された構造変化寄与率に基づいて、抗体活性維持率を決定してもよい。
【0131】
なお、当該構造は、2次構造または3次構造のいずれでもよい。
【0132】
また、当該2次構造の予測には、例えば、1.「Chou−Fasman法」、2.「GOR(Garnier−Osguthorpe−Robson)法」、3.「最近隣法」、4.「ニューラルネットワークモデルによる2次構造予測法(例えば、「Qian N.and Sejnowski T. J.,“Predicting the secondary structure ofglobular proteins using neural network models.”,J. Mol. Biol.,202,p.865−884,1988」などの文献、および、「PHD:http://www.embl−heidelberg.de/predictprotein/predictprotein.html」などのニューラルネットワーク解析を行うウェブサイトなどを参照。)」、5.「隠れマルコフモデルによる2次構造予測法(例えば、「Stultz C. M.,and White J. V.,and Smith T. F.,“Structural analysis based on state−space modeling.”,Protein Sci.,2,p.305−314,1993」などを参照。)」、などの既存の2次構造予測に関する方法を用いてもよい。
【0133】
また、当該3次構造の予測には、例えば、1.「ホモロジー・モデリング法」、2.「スレッディング(Threading)法」、3.「3D−1D法」、4.「アブイニシオ(ab initio)法」、5.「フラグメント組立て法(例えば、「Proteins:Structure,Function,and Genetics,Supplement,3,1999」などを参照。)」、などの既存の3次構造予測に関する方法を用いてもよい。
【0134】
また、ステップS−6において、ステップS−5にて入れ替える類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報および検索元の抗体断片配列情報について、それぞれの配列上で変化したアミノ酸の性質に関する指標情報を算出し、算出された指標情報に基づいて、抗体活性維持率を決定してもよい。
【0135】
なお、当該指標情報は、例えば、アミノ酸配列の電荷に関する情報や、エネルギーに関する情報(例えば、静電エネルギーなど)やアフィニティに関する情報などでもよい。
【0136】
また、当該指標情報の算出には、例えば、正に帯電している荷電性アミノ酸(リジン、アルギニン)の電荷を1、負に帯電している荷電性アミノ酸(グルタミン酸、アスパラギン酸)の電荷を−1、それ以外のアミノ酸の電荷は0とするような方法を用いてもよい。
【0137】
また、当該指標情報の算出には、例えば、タンパク質構造データベースに登録されたタンパク質の立体構造情報や、シミュレーション手法により得られた立体構造情報を基にして既存の量子化学計算手法により各アミノ酸残基の電荷を決定する方法を用いてもよい。
【0138】
また、当該指標情報の算出には、例えば、分子力学、分子動力学、分子軌道法、密度汎関数法などのエネルギー計算手法やフラグメントMO法(Chemical Physics Letters,Volume 336,Issues1−2,9 March,p.163−170,2001)、静電エネルギーを計算する方法、アフィニティを計算する方法を用いてもよい。
【0139】
また、当該指標情報の算出には、これら各方法を適宜組み合わせて、用いてもよい。
【0140】
また、当該抗体活性維持率は、変異前に対する変異後の抗体配列情報に含まれる他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報の存在率などを用いて求めてもよい。
【0141】
ついで、決定された各変異後の抗体配列情報についての抗体活性維持率に基づいて、抗体配列情報の変異を決定する(ステップS−7)。
【0142】
ここで、ステップS−7において、決定された各変異後の抗体配列情報についての抗体活性維持率に基づいて、例えば、最も抗体活性維持率の大きい抗体配列情報の変異を決定してもよい。
【0143】
また、ステップS−7において、例えば、モンテカルロ法、シミュレーテッドアニーリング、遺伝的アルゴリズムなどの最適化手法を用いて抗体配列情報の変異の最適化を行い、抗体配列情報の変異を決定してもよい。
【0144】
また、ステップS−7において、変異前に対して変異後の抗体配列情報の抗体活性維持率が減少した場合、変異を終了してもよい。
【0145】
また、上記の抗体配列情報は、例えばマウスなどの非ヒトに関する抗体配列情報であり、かつ、上記の他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報は、ヒトに関するアミノ酸断片配列情報でもよい。
【0146】
[システム構成]
次に、本システムの構成について説明する。図2は、本発明が適用される本システムの構成の一例を示すブロック図であり、該構成のうち本発明に関係する部分のみを概念的に示している。本システムは、概略的に、抗体配列作成装置100と、配列情報や構造情報等に関する外部データベースやホモロジー検索等の外部プログラム等を提供する外部システム200とを、ネットワーク300を介して通信可能に接続して構成されている。
【0147】
図2においてネットワーク300は、抗体配列作成装置100と外部システム200とを相互に接続する機能を有し、例えば、インターネット等である。
【0148】
図2において外部システム200は、ネットワーク300を介して、抗体配列作成装置100と相互に接続され、利用者に対して配列情報や構造情報等に関する外部データベースやホモロジー検索やモチーフ検索等の外部プログラムを実行するウェブサイトを提供する機能を有する。
【0149】
ここで、外部システム200は、WEBサーバやASPサーバ等として構成してもよく、そのハードウェア構成は、一般に市販されるワークステーション、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置およびその付属装置により構成してもよい。また、外部システム200の各機能は、外部システム200のハードウェア構成中のCPU、ディスク装置、メモリ装置、入力装置、出力装置、通信制御装置等およびそれらを制御するプログラム等により実現される。
【0150】
図2において抗体配列作成装置100は、概略的に、抗体配列作成装置100の全体を統括的に制御するCPU等の制御部102、通信回線等に接続されるルータ等の通信装置(図示せず)に接続される通信制御インターフェース部104、入力装置112や出力装置114に接続される入出力制御インターフェース部108、および、各種のデータベースやテーブルなどを格納する記憶部106を備えて構成されており、これら各部は任意の通信路を介して通信可能に接続されている。さらに、この抗体配列作成装置100は、ルータ等の通信装置および専用線等の有線または無線の通信回線を介して、ネットワーク300に通信可能に接続されている。
【0151】
記憶部106に格納される各種のデータベースやテーブル(抗体配列情報ファイル106a〜アミノ酸断片配列情報データベース106g)は、固定ディスク装置等のストレージ手段であり、各種処理に用いる各種のプログラムやテーブルやファイルやデータベースやウェブページ用ファイル等を格納する。
【0152】
これら記憶部106の各構成要素のうち、抗体配列情報ファイル106aは、後述する取得部102aにより取得された抗体配列情報を格納する抗体配列情報格納手段である。
【0153】
抗体配列情報ファイル106aに格納される情報は、取得された抗体配列情報で構成されている。
【0154】
また、抗体断片配列情報ファイル106bは、後述する分割部102bにより分割された抗体断片配列情報を格納する抗体断片配列情報格納手段である。
【0155】
抗体断片配列情報ファイル106bに格納される情報は、抗体断片配列情報を一意に識別するための抗体断片識別情報と、抗体断片配列情報とを相互に関連付けて構成されている。
【0156】
また、類似アミノ酸断片配列情報ファイル106cは、後述する類似検索部102dにより検索された他の生物種に関する類似するアミノ酸断片配列情報を格納する類似アミノ酸断片配列情報格納手段である。
【0157】
類似アミノ酸断片配列情報ファイル106cに格納される情報は、上記抗体断片識別情報に対応し、他の生物種に関する類似するアミノ酸断片配列情報を一意に識別するための類似アミノ酸断片識別情報と、他の生物種に関する類似するアミノ酸断片配列情報とを相互に関連付けて構成されている。
【0158】
また、変異抗体断片配列情報ファイル106dは、後述する変異部102eにより変異された他の生物種に関する類似するアミノ酸断片配列情報および当該変異の影響を受けた抗体断片配列情報を格納する変異抗体断片配列情報格納手段である。
【0159】
変異抗体断片配列情報ファイル106dに格納される情報は、上記抗体断片識別情報および/または上記類似アミノ酸断片識別情報と、変異された他の生物種に関する類似するアミノ酸断片配列情報および/または当該変異の影響を受けた抗体断片配列情報とを相互に関連付けて構成されている。
【0160】
また、抗体活性維持率ファイル106eは、後述する抗体活性維持率決定部102fにより決定された抗体活性維持率を格納する抗体活性維持率格納手段である。
【0161】
抗体活性維持率ファイル106eに格納される情報は、上記類似アミノ酸断片識別情報と、抗体活性維持率とを相互に関連付けて構成されている。
【0162】
また、変異決定抗体配列情報ファイル106fは、後述する変異決定部102gにより変異が決定された抗体配列情報を格納する変異決定抗体配列情報格納手段である。
【0163】
変異決定抗体配列情報ファイル106fに格納される情報は、変異された抗体配列情報で構成されている。
【0164】
また、アミノ酸断片配列情報データベース106gは、後述する取得部102aにて取得される抗体配列情報の生物種とは異なる生物種に関するアミノ酸断片配列情報、または、本発明により設計される抗体を用いた抗体医薬のターゲットとなる生物種に関するアミノ酸断片配列情報を予め格納したデータベースである。
【0165】
なお、アミノ酸断片配列情報データベース106gは、インターネットを経由してアクセスする外部のアミノ酸断片配列情報データベースであってもよく、また、これらのデータベースをコピーしたり、オリジナルの配列情報を格納したり、さらに独自のアノテーション情報等を付加したりして作成したインハウスデータベースであってもよい。
【0166】
また、その他の情報として、抗体配列作成装置100の記憶部106には、ウェブサイトを外部システム200に提供するための各種のWebデータや、CGIプログラムや、後述する一致検索部102cおよび類似検索部102dにて用いる、例えば、BLASTやFASTAなどの類似配列検索方法を実行するプログラムや、後述する構造変化寄与率算出部102mにて用いる、例えば、上述したタンパク質の2次構造や3次構造を予測する方法を実行するプログラムや、後述する指標情報算出部102pにて用いる、例えば、上述した各アミノ酸残基の電荷を決定する方法やエネルギー計算手法やアフィニティ計算手法などを実行するプログラム等が記録されている。
【0167】
なお、このWebデータとしては、後述する各種のWebページを表示するためのデータ等があり、これらデータは、例えば、HTMLやXMLにて記述されたテキストファイルとして形成されている。また、これらのWebデータを作成するための部品用のファイルや作業用のファイルやその他一時的なファイル等も記憶部106に記憶される。
【0168】
また、この他、必要に応じて、外部システム200に送信するための音声をWAVE形式やAIFF形式の如き音声ファイルで格納したり、静止画や動画をJPEG形式やMPEG2形式の如き画像ファイルで格納したりすることができる。
【0169】
また、図2において、通信制御インターフェース部104は、抗体配列作成装置100とネットワーク300(またはルータ等の通信装置)との間における通信制御を行う。すなわち、通信制御インターフェース部104は、他の端末と通信回線を介してデータを通信する機能を有する。
【0170】
また、図2において、入出力制御インターフェース部108は、入力装置112や出力装置114の制御を行う。ここで、出力装置114としては、モニタ(家庭用テレビを含む)の他、スピーカを用いることができる(なお、以下においては出力装置114をモニタとして記載する場合がある)。また、入力装置112としては、キーボード、マウス、および、マイク等を用いることができる。また、モニタも、マウスと協働してポインティングデバイス機能を実現する。
【0171】
また、図2において、制御部102は、OS(Operating System)等の制御プログラム、各種の処理手順等を規定したプログラム、および所要データを格納するための内部メモリを有し、これらのプログラム等により、種々の処理を実行するための情報処理を行う。制御部102は、機能概念的に、取得部102a、分割部102b、一致検索部102c、類似検索部102d、変異部102e、抗体活性維持率決定部102f、および、変異決定部102gを備えて構成されている。
【0172】
このうち、取得部102aは、相補性決定領域情報および/またはフレームワーク領域情報を含む抗体配列情報を取得する取得手段である。ここで、取得部102aは、図3に示すように、領域分割部102hをさらに含んで構成される。
【0173】
図3は、本発明が適用される本システムの取得部102aの構成の一例を示すブロック図であり、該構成のうち本発明に関係する部分のみを概念的に示している。
【0174】
図3において、領域分割部102hは、抗体配列情報を、相補性決定領域情報とフレームワーク領域情報とに分割する領域分割手段である。
【0175】
再び図2に戻り、分割部102bは、抗体配列情報を予め定められた長さの抗体断片配列情報に分割する分割手段である。ここで、分割部102bは、図4に示すように、スライド分割部102iをさらに含んで構成される。
【0176】
図4は、本発明が適用される本システムの分割部102bの構成の一例を示すブロック図であり、該構成のうち本発明に関係する部分のみを概念的に示している。
【0177】
図4において、スライド分割部102iは、抗体配列情報の先頭から1アミノ酸残基ずつスライドしながら予め定められた長さの抗体断片配列情報に分割するスライド分割手段である。
【0178】
再び図2に戻り、一致検索部102cは、抗体断片配列情報ごとに、一致する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報を検索する一致検索手段である。
【0179】
また、類似検索部102dは、抗体断片配列情報ごとに、類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報を検索する類似検索手段である。
【0180】
また、変異部102eは、各類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報と検索元の抗体断片配列情報とを入れ替えて抗体配列情報を変異する変異手段である。
【0181】
また、抗体活性維持率決定部102fは、変異された抗体配列情報について、変異前の抗体配列情報の活性を維持しているかを示す抗体活性維持率を決定する抗体活性維持率決定手段である。ここで、抗体活性維持率決定部102fは、図5に示すように、変化量算出部102j、変化量基準抗体活性維持率決定部102k、構造変化寄与率算出部102m、構造変化寄与率基準抗体活性維持率決定部102n、指標情報算出部102p、および、指標情報基準抗体活性維持率決定部102rをさらに含んで構成される。
【0182】
図5は、本発明が適用される本システムの抗体活性維持率決定部102fの構成の一例を示すブロック図であり、該構成のうち本発明に関係する部分のみを概念的に示している。
【0183】
図5において、変化量算出部102jは、入れ替える類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報と検索元の抗体断片配列情報との変化量を算出する変化量算出手段である。
【0184】
また、変化量基準抗体活性維持率決定部102kは、算出された変化量に基づいて、抗体活性維持率を決定する変化量基準抗体活性維持率決定手段である。
【0185】
また、構造変化寄与率算出部102mは、入れ替える類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報および検索元の抗体断片配列情報について、それぞれの構造を比較し、配列の変化が構造の変化にどれだけ寄与したかを示す構造変化寄与率を算出する構造変化寄与率算出手段である。
【0186】
また、構造変化寄与率基準抗体活性維持率決定部102nは、算出された構造変化寄与率に基づいて、抗体活性維持率を決定する構造変化寄与率基準抗体活性維持率決定手段である。
【0187】
また、指標情報算出部102pは、入れ替える類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報および検索元の抗体断片配列情報について、それぞれの配列上で変化したアミノ酸の性質に関する指標情報を算出する指標情報算出手段である。
【0188】
また、指標情報基準抗体活性維持率決定部102rは、算出された指標情報に基づいて、抗体活性維持率を決定する指標情報基準抗体活性維持率決定手段である。
【0189】
再び図2に戻り、変異決定部102gは、抗体活性維持率に基づいて、抗体配列情報の変異を決定する変異決定手段である。
【0190】
なお、これら各部によって行なわれる処理の詳細については、後述する。
【0191】
[システムの処理]
次に、このように構成された本実施の形態における本システムの処理の一例について、以下に図6〜図11を参照して詳細に説明する。
【0192】
[メイン処理]
まず、メイン処理の詳細について図6等を参照して説明する。図6は、本実施形態における本システムのメイン処理の一例を示すフローチャートである。
【0193】
まず、抗体配列作成装置100は、取得部102aの処理により、相補性決定領域情報および/またはフレームワーク領域情報を含む抗体配列情報を取得し、抗体配列情報ファイル106aの所定の領域に格納する(ステップSA−1)。
【0194】
ここで、取得部102aは、領域分割部102hの処理により、ステップSA−1において取得された抗体配列情報を相補性決定領域情報とフレームワーク領域情報とに分割してもよい(領域分割処理)。すなわち、相補性決定領域情報とフレームワーク領域情報とに分割し、それぞれを別々に、以下に示す処理を行ってもよい。
【0195】
ここで、領域分割部102hにおいて行われる領域分割処理の詳細について図7を参照して説明する。
【0196】
図7は、本実施形態における本システムの領域分割処理の一例を示すフローチャートである。
【0197】
まず、取得部102aは、領域分割部102hの処理により、取得された抗体配列情報を、相補性決定領域情報とフレームワーク領域情報とに分割して抗体配列情報ファイル106aの所定の領域に格納する(ステップSB−1)。
【0198】
これにて、領域分割処理が終了する。
【0199】
再び図6に戻り、抗体配列作成装置100は、分割部102bの処理により、ステップSA−1にて取得された抗体配列情報を予め定められた長さの抗体断片配列情報に分割する(ステップSA−2)。
【0200】
ここで、ステップSA−2において、抗体断片配列情報の予め定められた長さは、例えば、9〜20配列程度の長さである。
【0201】
ここで、分割部102bは、スライド分割部102iの処理により、ステップSA−1にて取得された抗体配列情報を先頭から1アミノ酸残基ずつスライドしながら予め定められた長さの抗体断片配列情報に分割してもよい(スライド分割処理)。
【0202】
ここで、スライド分割部102iにおいて行われるスライド分割処理の詳細について図8を参照して説明する。
【0203】
図8は、本実施形態における本システムのスライド分割処理の一例を示すフローチャートである。
【0204】
まず、分割部102bは、スライド分割部102iの処理により、抗体配列情報の先頭からの位置を示す情報「i」に1を設定する(ステップSC−1)。
【0205】
ついで、分割部102bは、スライド分割部102iの処理により、ステップSA−1にて取得された抗体配列情報のi番目のアミノ酸残基から予め定められた長さの抗体断片配列情報を取得し、抗体断片配列情報ファイル106bの所定の領域に格納する(ステップSC−2)。
【0206】
ついで、分割部102bは、スライド分割部102iの処理により、iに1を加算してインクリメントする(ステップSC−3)。
【0207】
ついで、分割部102bは、スライド分割部102iの処理により、ステップSC−3にてインクリメントしたiに基づいて、抗体配列情報の最後であるか否かを判定する(ステップSC−4)。
【0208】
なお、ステップSC−4にて「最後でない」と判定された場合は、ステップSC−2の処理に戻り、「最後である」と判定された場合は、処理を終了する。
【0209】
これにて、スライド分割処理が終了する。
【0210】
再び図6に戻り、抗体配列作成装置100は、一致検索部102cの処理により、ステップSA−2にて分割された抗体断片配列情報ごとに、一致する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報をアミノ酸断片配列情報データベース106gの中から検索する(ステップSA−3)。
【0211】
ここで、「他の生物種」とは、例えば、抗体配列情報とは異なる由来の生物種でもよく、また、本発明により設計される抗体を用いた抗体医療のターゲットとなる、例えば、ヒトなどの生物種でもよい。
【0212】
ついで、抗体配列作成装置100は、類似検索部102dの処理により、ステップSA−3にて一致する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報が検索されなかった抗体断片配列情報ごとに、類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報をアミノ酸断片配列情報データベース106gの中から検索し、類似アミノ酸断片配列情報ファイル106cの所定の領域に格納する(ステップSA−4)。
【0213】
ここで、ステップSA−3およびステップSA−4において、各当該分割された抗体断片配列情報を問い合わせ(query)配列として、例えば、「nr−aa」、「Human Ig,TcR」、「GenPept」、「SwissProt」、「PIR」、「PRF」等の既存のアミノ酸断片配列データベースから、一致する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報および類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報を、例えば、BLASTやFASTAなどの既存の類似配列検索方法を用いて検索してもよい。
【0214】
ついで、抗体配列作成装置100は、変異部102eの処理により、ステップSA−4にて検索された各類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報と検索元の抗体断片配列情報とを入れ替えて抗体配列情報を変異し、入れ替えた類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報および当該変異の影響を受けた抗体断片配列情報を変異抗体断片配列情報ファイル106dの所定の領域に格納する(ステップSA−5)。
【0215】
ついで、抗体配列作成装置100は、抗体活性維持率決定部102fの処理により、ステップSA−5にて変異された各抗体配列情報について、変異前の抗体配列情報の活性を維持しているかを示す抗体活性維持率を決定し、抗体活性維持率ファイル106eの所定の領域に格納する(ステップSA−6)。
【0216】
ここで、ステップSA−6において、当該抗体活性維持率の決定は、変異した類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報、および、当該変異の影響を受けた抗体断片配列情報について、ステップSA−3と同様に一致する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報の検索を行い、当該検索の結果に基づいて、抗体活性維持率を算出してもよい。
【0217】
また、抗体活性維持率決定部102fは、変化量算出部102jおよび変化量基準抗体活性維持率決定部102kの処理により、ステップSA−5にて入れ替える類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報と検索元の抗体断片配列情報との変化量を算出し、算出された変化量に基づいて、抗体活性維持率を決定してもよい(変化量基準抗体活性維持率決定処理)。
【0218】
ここで、変化量算出部102jおよび変化量基準抗体活性維持率決定部102kにおいて行われる変化量基準抗体活性維持率決定処理の詳細について図9を参照して説明する。
【0219】
図9は、本実施形態における本システムの変化量基準抗体活性維持率決定処理の一例を示すフローチャートである。
【0220】
まず、抗体活性維持率決定部102fは、変化量算出部102jの処理により、ステップSA−5にて入れ替える類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報と検索元の抗体断片配列情報との変化量を算出する(ステップSD−1)。
【0221】
ここで、当該変化量は、例えば、入れ替える類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報と検索元の抗体断片配列情報とのアミノ酸残基の違いの数、類似度などでもよい。
【0222】
ついで、抗体活性維持率決定部102fは、変化量基準抗体活性維持率決定部102kの処理により、ステップSD−1にて算出された変化量に基づいて、抗体活性維持率を決定し、抗体活性維持率ファイル106eの所定の領域に格納する(ステップSD−2)。
【0223】
これにて、変化量基準抗体活性維持率決定処理が終了する。
【0224】
また、図6のステップSA−6において、抗体活性維持率決定部102fは、構造変化寄与率算出部102mおよび構造変化寄与率基準抗体活性維持率決定部102nの処理により、ステップSA−5にて入れ替える類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報および検索元の抗体断片配列情報について、それぞれの構造を比較し、配列の変化が構造の変化にどれだけ寄与したかを示す構造変化寄与率を算出し、算出された構造変化寄与率に基づいて、抗体活性維持率を決定してもよい(構造変化寄与率基準抗体活性維持率決定処理)。
【0225】
ここで、構造変化寄与率算出部102mおよび構造変化寄与率基準抗体活性維持率決定部102nにおいて行われる構造変化寄与率基準抗体活性維持率決定処理について図10を参照して説明する。
【0226】
図10は、本実施形態における本システムの構造変化寄与率基準抗体活性維持率決定処理の一例を示すフローチャートである。
【0227】
まず、抗体活性維持率決定部102fは、構造変化寄与率算出部102mの処理により、ステップSA−5にて入れ替える類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報および検索元の抗体断片配列情報について、それぞれの構造を比較し、配列の変化が構造の変化にどれだけ寄与したかを示す構造変化寄与率を算出する(ステップSE−1)。
【0228】
ここで、当該構造は、2次構造または3次構造のいずれでもよい。
【0229】
また、当該2次構造の予測には、例えば、1.「Chou−Fasman法」、2.「GOR(Garnier−Osguthorpe−Robson)法」、3.「最近隣法」、4.「ニューラルネットワークモデルによる2次構造予測法(例えば、「Qian N.and Sejnowski T. J.,“Predicting the secondary structure ofglobular proteins using neural network models.”,J. Mol. Biol.,202,p.865−884,1988」などの文献、および、「PHD:http://www.embl−heidelberg.de/predictprotein/predictprotein.html」などのニューラルネットワーク解析を行うウェブサイトなどを参照。)」、5.「隠れマルコフモデルによる2次構造予測法(例えば、「Stultz C. M.,and White J. V.,and Smith T. F.,“Structural analysis based on state−space modeling.”,Protein Sci.,2,p.305−314,1993」などを参照。)」、などの既存の2次構造予測に関する方法を用いてもよい。
【0230】
また、当該3次構造の予測には、例えば、1.「ホモロジー・モデリング法」、2.「スレッディング(Threading)法」、3.「3D−1D法」、4.「アブイニシオ(ab initio)法」、5.「フラグメント組立て法(例えば、「Proteins:StructureFunction,andGenetics,Supplement,3,1999」などを参照。)」、などの既存の3次構造予測に関する方法を用いてもよい。
【0231】
ついで、抗体活性維持率決定部102fは、構造変化寄与率基準抗体活性維持率決定部102nの処理により、ステップSE−1にて算出された構造変化寄与率に基づいて、抗体活性維持率を決定し、抗体活性維持率ファイル106eの所定の領域に格納する(ステップSE−2)。
【0232】
これにて、構造変化寄与率基準抗体活性維持率決定処理が終了する。
【0233】
さらに、図6のステップSA−6において、抗体活性維持率決定部102fは、指標情報算出部102pおよび指標情報基準抗体活性維持率決定部102rの処理により、ステップSA−5にて入れ替える類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報および検索元の抗体断片配列情報について、それぞれの配列上で変化したアミノ酸の性質に関する指標情報を算出し、算出された指標情報に基づいて、抗体活性維持率を決定してもよい(指標情報基準抗体活性維持率決定処理)。
【0234】
ここで、指標情報算出部102pおよび指標情報基準抗体活性維持率決定部102rにおいて行われる指標情報基準抗体活性維持率決定処理について図11を参照して説明する。
【0235】
図11は、本実施形態における本システムの指標情報基準抗体活性維持率決定処理の一例を示すフローチャートである。
【0236】
まず、抗体活性維持率決定部102fは、指標情報算出部102pの処理により、ステップSA−5にて入れ替える類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報および検索元の抗体断片配列情報について、それぞれの配列上で変化したアミノ酸の性質に関する指標情報を算出する(ステップSF−1)。
【0237】
ここで、当該指標情報は、例えば、アミノ酸配列の電荷に関する情報や、エネルギーに関する情報(例えば、静電エネルギーなど)やアフィニティに関する情報などでもよい。
【0238】
また、当該指標情報の算出には、例えば、正に帯電している荷電性アミノ酸(リジン、アルギニン)の電荷を1、負に帯電している荷電性アミノ酸(グルタミン酸、アスパラギン酸)の電荷を−1、それ以外のアミノ酸の電荷は0とするような方法を用いてもよい。
【0239】
また、当該指標情報の算出には、例えば、タンパク質構造データベースに登録されたタンパク質の立体構造情報や、シミュレーション手法により得られた立体構造情報を基にして既存の量子化学計算手法により各アミノ酸残基の電荷を決定する方法を用いてもよい。
【0240】
また、当該指標情報の算出には、例えば、分子力学、分子動力学、分子軌道法、密度汎関数法などのエネルギー計算手法やフラグメントMO法(Chemical Physics Letters,Volume 336,Issues1−2,9 March,p.163−170,2001)、静電エネルギーを計算する方法、アフィニティを計算する方法を用いてもよい。
【0241】
また、当該指標情報の算出には、これら各方法を適宜組み合わせて、用いてもよい。
【0242】
ついで、抗体活性維持率決定部102fは、指標情報基準抗体活性維持率決定部102rの処理により、ステップSF−1にて算出された指標情報に基づいて、抗体活性維持率を決定し、抗体活性維持率ファイル106eの所定の領域に格納する(ステップSF−2)。
【0243】
これにて、指標情報基準抗体活性維持率決定処理が終了する。
【0244】
再び図6に戻り、抗体配列作成装置100は、変異決定部102gの処理により、ステップSA−6にて決定された各変異後の抗体配列情報についての抗体活性維持率に基づいて、抗体配列情報の変異を決定し、変異決定抗体配列情報ファイル106fの所定の領域に格納する(ステップSA−7)。
【0245】
ここで、ステップSA−7において、決定された各変異後の抗体配列情報についての抗体活性維持率に基づいて、例えば、最も抗体活性維持率の大きい抗体配列情報の変異を決定してもよい。
【0246】
また、ステップSA−7において、例えば、モンテカルロ法、シミュレーテッドアニーリング、遺伝的アルゴリズムなどの最適化手法を用いて抗体配列情報の変異の最適化を行い、抗体配列情報の変異を決定してもよい。
【0247】
また、ステップSA−7において、変異前に対して変異後の抗体配列情報の抗体活性維持率が減少した場合、変異を終了してもよい。
【0248】
ここで、上記の抗体配列情報は、例えばマウスなどの非ヒトに関する抗体配列情報であり、かつ、上記の他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報は、ヒトに関するアミノ酸断片配列情報でもよい。
【0249】
これにて、メイン処理が終了する。
【0250】
[計算例]
つぎに、本発明による抗体の変異を決定する計算方法の一例について説明する。
ここで、本発明による抗体の変異を決定する計算方法は、変異前に対する変異後の抗体配列情報に含まれる他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報の存在率を用いて抗体活性維持率を求める場合を一例に説明する。
【0251】
ここで、当該存在率は、例えば、下記の数式1に示すように定義する。
【0252】
【数1】
ここで、ΔEは存在率であり、iは抗体断片配列情報の番号(iは1〜n−f+1の範囲の整数である(nは抗体配列情報の長さ、fは抗体断片配列情報の長さである。)。)であり、δexist(j)は変異前に対する変異後のj番目の抗体断片配列情報に一致する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報の存在率であり、sim(s',s)は変異前の抗体断片配列情報「s」と変異後のアミノ酸断片配列情報「s'」との抗体活性維持関数(本実施形態においては「1」を設定)であり、exist(s',j)およびexist(s,j)は変異後のj番目の抗体断片配列情報に一致する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報の存在率および変異前のj番目の抗体断片配列情報に一致する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報の存在率である。
【0253】
なお、exist(s',j)およびexist(s,j)は、例えば、抗体断片配列情報「s'」(「s」)に一致する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報が存在するときは「1」を、存在しないときは「0」を与えてもよい。
【0254】
つまり、ΔEは、変異前の抗体断片配列情報「s」を一致する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報に変異させたことによる、当該変異された他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報および当該変異の影響を受けた抗体断片配列情報「s'」に一致する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報の存在率の変化を意味する。
【0255】
具体的には、ΔEが負である場合は変異前に比べて変異後の抗体配列情報に含まれる他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報が減少したこと、つまり、変異前に比べて変異後の抗体配列情報は他の生物種に対する抗原性が高まったことを意味する。
【0256】
一方、ΔEが正である場合は、変異前に比べて変異後の抗体配列情報に含まれる他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報が増加したこと、つまり、変異前に比べて変異後の抗体配列情報は他の生物種に対する抗原性が低下することを意味する。
【0257】
また、上述した抗体活性維持関数sim(s',s)は、例えば、本実施形態においては「1」を設定したが、それ以外の定数値でもよく、また、以下の抗体活性維持関数の決定方法に基づいて定義してもよい。
【0258】
ここで、抗体活性維持関数sim(s',s)の決定の方法の3つの例について説明する。
【0259】
(1)まず、s'とsの間におけるアミノ酸残基の違いの数に基づいて抗体活性維持関数を決定してもよい。
【0260】
具体的には、例えば、s'(一致する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報あり)が「ACDEFGHIK」であり、s(一致する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報なし)が「YCDEFGHIK」である場合、2つの断片配列は「A」と「Y」が1つ異なっているので、「sim(s',s)=1」となる。
【0261】
(2)また、s'とsの間のアミノ酸の差において、構造が異なりそうと予測される変異(予め、断片構造予測手法などを用いて情報として取得する)であればsim(s',s)の値は小さくとり、そうでなければ大きくとってもよい。
【0262】
具体的には、例えば、s'(一致する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報あり)が「ACDEFGHIK」であり、s(一致する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報なし)が「GCDEFGHIK」である場合において、「A」と「G」の1つが異なっているが、予め取得されている情報である、例えば、「A」から「G」への構造変化寄与率が「diff(A,G)=0.5」である場合、sim(s',s)は例えばdiffの逆数「1/0.5」、つまり、「sim(s',s)=1/0.5」となる。
【0263】
また、具体的には、例えば、s'(一致する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報あり)が「ACDEFGHIK」であり、s(一致する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報なし)が「ACDEFWHIK」である場合において、「G」と「W」の1つが異なっているが、予め取得されている情報である、例えば、「G」から「W」への構造変化寄与率が「diff(G,W)=3.0」である場合、「sim(s',s)=1/3.0」となる。
【0264】
(3)さらに、s'とsの間のアミノ酸の差において、アフィニティに大きく寄与すると予測される変異(予め、情報として取得する)であれば、sim(s',s)の値は大きくとり、そうでなければ小さくとってもよい。
【0265】
これにて、抗体の変異を決定する計算方法の説明を終了する。
【0266】
[実施例]
つぎに、本発明の方法をマウス抗体配列のヒト化に適用して、本発明の方法が正しい結果を導く可能性があるかを、以下の実施例を用いて検証する。
【0267】
まず、本実施例において、当該ヒト化の状態の算出・表示は、以下の手順(以下、ヒト化状態算出・表示手順と記す。)にて行った。
【0268】
1.抗体配列情報作成装置100は、取得部102aの処理により、マウス抗体配列情報を取得し、抗体配列情報ファイル106aの所定の領域に格納する。
【0269】
2.抗体配列情報作成装置100は、スライド分割部102iの処理により、取得されたマウス抗体配列情報を先頭から1アミノ酸残基ずつスライドしながら予め定められた「9」の長さのマウス抗体断片配列情報に分割し、抗体断片配列情報ファイル106bの所定の領域に格納する。
【0270】
3.抗体配列情報作成装置100は、一致検索部102cの処理により、分割した各マウス抗体断片配列情報を問い合わせ(query)配列として、non-reduntant sequence data で 種が human である外部のデータベース(以下、「nr.Human」という。)、または、「Human,Ig TcR」データベースにアクセスし、一致するヒト断片配列情報を、BLASTを用いて検索する。
【0271】
4.抗体配列情報作成装置100は、制御部102の処理により、当該一致検索部102cの処理の結果、存在率として、検索された場合には「1」を検索されなかった場合には「0」を付加する。
【0272】
5.抗体配列情報作成装置100は、制御部102の処理により、マウス抗体配列情報のアミノ酸残基ごとに、以下の数式2により、ヒト断片配列情報の存在率を算出する。
【数2】
ここで、E(i)は残基番号i(iは1〜n(nはマウス抗体配列情報の長さである。)の値をとる整数である。)に関係するアミノ酸残基におけるヒト断片配列情報の存在率であり、fは予め定められたマウス抗体断片配列情報の長さ(本実施例においては「9」である。)であり、exist(s,j)はj番目のアミノ酸残基を先頭に持つマウス抗体断片配列情報に一致するヒト断片配列情報の存在率(本実施例においては存在する場合は「1」を、存在しない場合は「0」を与える。)である。
【0273】
つまり、E(i)は、i番目のアミノ酸残基を含む各マウス抗体断片配列情報(数はfに一致する。)に一致するヒト断片配列情報の存在率を意味する。なお、取り得る値は、0〜f(本実施例においては、「9」)である。
【0274】
6.抗体配列情報作成装置100は、制御部102の処理により、算出された残基ごとのヒト断片存在率を出力装置114にグラフ表示する。
【0275】
これにて、ヒト化状態算出・表示手順の説明を終了する。なお、以下に説明するグラフは、当該ヒト化状態算出・表示手順に従って表示されたものである。
【0276】
[実施例1:従来技術で用いられた、および、ヒト化されたマウスハイブリドーマ細胞「CRA4」由来のマウスモノクローナル抗体(以下「CRA4」と呼ぶ)のヒト化状態]
つぎに、特開平7−165799号公報および特開平9−191886号公報(以下、従来技術と記す。)で用いられた、および、ヒト化されたFcRマウス抗体「CRA4」のヒト化状態について、図12から図15を参照して説明する。なお、一致検索におけるデータベースは「nr.Human」である。
【0277】
図12は、本実施例における従来技術で用いられた「CRA4」のL鎖のヒト化状態の一例を示す図である。また、図13は、本実施例における従来技術で用いられた「CRA4」のH鎖のヒト化状態の一例を示す図である。また、図14は、本実施例における従来技術でヒト化された「CRA4」のL鎖のヒト化状態の一例を示す図である。さらに、図15は、本実施例における従来技術でヒト化された「CRA4」のH鎖のヒト化状態の一例を示す図である。
【0278】
ここで、図12を一例にグラフに表示されている事項について説明する。なお、以下に示すグラフにおいても同様である。
【0279】
まず、図12において、横軸は残基番号であり、縦軸はアミノ酸残基ごとのヒト断片の存在率である。また、黒色で示す部分は一致するヒト断片配列情報が存在することを示す部分であり、灰色で示す部分は存在しなかったことを示す部分である。また、グラフの上部に示す横棒は、CDRの範囲を示すものである。
【0280】
図12および図13に示すように、ヒト化前のCRA4は、黒色で示す部分の面積が小さい、つまり、ヒト断片の存在率が少ない状態である。
【0281】
また、図12から図15に示すように、グラフの形を見るとマウス抗体とヒト化抗体では明らかに特徴の違いが見られる。例えば、うまくヒト化されている抗体では、CDRの部分を除いて、アミノ酸残基ごとのヒト断片の存在率はほぼ最大値(=断片配列の長さ「9」)に保たれている。そして、ヒト化された抗体では、CDRに関わる部分は、CDR中心から「V字型」を描いているのが特徴である。
【0282】
これにて、実施例1の説明を終了する。
【0283】
[実施例2:本発明でヒト化された抗体のヒト化状態(その1)]
つぎに、本発明でヒト化された抗体のヒト化状態について、図16から図21を参照して説明する。
【0284】
(2−1.CRA4のヒト化状態(その1))
まず、従来技術で用いられたCRA4のヒト化状態について、図16から図18を参照して説明する。なお、本発明の方法によるCRA4のヒト化において、一致検索部102cおよび類似検索部102dは、「nr.Human」に対して検索を行った。また、抗体活性維持率決定部102fは、すべての類似するヒト酸断片配列情報に対して変異を行った。さらに、変異決定部102gは、変異前に対して変異後の抗体配列維持率が減少した場合、変異を終了した。
【0285】
図16は、本実施例における本発明の方法でヒト化された「CRA4」のL鎖のヒト化状態の一例を示す図である。また、図17は、本実施例における本発明の方法でヒト化された「CRA4」のH鎖のヒト化状態の一例を示す図である。さらに、図18は、本実施例における本発明の方法でヒト化された「CRA4」のアミノ酸配列の一例を示す図である。
【0286】
ここで、図18の上部に示すアミノ酸配列は、L鎖およびH鎖における従来技術で用いられたCRA4(図18に示す「mouse」)および本発明の方法でヒト化されたCRA4(図18に示す「humanized(new)」)のアミノ酸配列である。
【0287】
また、図18の下部に示すアミノ酸配列は、L鎖およびH鎖における従来技術でヒト化されたCRA4(図18に示す「「humanized(con)」)および本発明の方法でヒト化されたCRA4(図18に示す「humanized(new)」)のアミノ酸配列である。
【0288】
また、図18において、「dif」の行に付されている「*」は、アミノ酸が異なっているアミノ酸残基であることを示す記号であり、「cdr」の行に付されている「L」〜「J」は、CDR部位に含まれるアミノ酸残基であることを示す記号である。
【0289】
図16から図18に示すように、L鎖においてはCDR部位以外ほぼヒト化されているが、H鎖においては1つのCDR部位がさらにヒト化されていることが理解できる。この結果は、図14および図15に示す従来技術でヒト化された「CRA4」の結果と同じである。
【0290】
図16および図17と、図14および図15とに示す存在率において、全体の存在率の値はそれほど変わらないが、それぞれの抗体配列を比較する(図18参照。)と違いが大きいことがわかる。
【0291】
そして、従来技術でヒト化されたCRA4のH鎖においては、アミノ酸残基の違いが大きく、18個もの変異の差があった。また、変異の絶対数にも違いがあり、従来技術でヒト化されたCRA4の変異数は、L鎖で19個、H鎖で22個であった (図18を参照)。
【0292】
一方、本発明の方法でヒト化したCRA4の変異数は、L鎖で13個、H鎖で13個であり、ほぼ半分となった。変異を多く入れると、一般に抗体活性が低下する可能性が大きくなることを考慮すると、本発明の手法が抗体活性の低下を避ける可能性が高くなると思われる。
【0293】
(2−2.CRA4のヒト化状態(その2))
つぎに、従来技術で用いられたCRA4のヒト化状態について、図19から図21を参照して説明する。なお、本発明の方法によるCRA4のヒト化において、一致検索部102cおよび類似検索部102dは、外部データベース「nr.Human」に対して検索を行った。また、抗体活性維持率決定部102fは、最も類似度の高いヒト酸断片配列情報に対して変異を行った。さらに、変異決定部102gは、変異前に対して変異後の抗体活性維持率が減少しても変異を終了しなかった。
【0294】
図19は、本実施例における本発明の方法でヒト化された「CRA4」のL鎖のヒト化状態の別の一例を示す図である。また、図20は、本実施例における本発明の方法でヒト化された「CRA4」のH鎖のヒト化状態の別の一例を示す図である。さらに、図21は、本実施例における本発明の方法でヒト化された「CRA4」のアミノ酸配列の別の一例を示す図である。
【0295】
図19から図21に示すように、図16から図18の結果同様、L鎖においてはCDR部位以外ほぼヒト化されており、H鎖においては1つのCDR部位がヒト化されていることが理解できる。
【0296】
また、図19および図20と図14および図15とに示す存在率において、全体の存在率の値はそれほど変わらないが、それぞれの配列を比較する(図21参照。)と違いが大きいことがわかる。
【0297】
そして、従来技術でヒト化されたCRA4のH鎖においては、アミノ酸残基の違いが大きく、19個もの変異の差があった。また、変異の絶対数にも違いがあり、従来技術でヒト化されたCRA4の変異数は、L鎖で19個、H鎖で22個であった。
【0298】
一方、本発明の方法でヒト化したCRA4の変異数は、L鎖で13個、H鎖で13個であり、ほぼ半分となった。変異を多く入れると、一般に抗体活性が低下する可能性が大きくなることを考慮すると、本発明の手法が抗体活性の低下を避ける可能性が高くなると思われる。
【0299】
これにて、実施例2の説明を終了する。
【0300】
[実施例1および実施例2に対する考察]
マウス抗体(図12、13参照)においては、ヒト断片の存在率は少ない。この蛋白質がヒト中でランダムに断片化されたとすると、その断片がヒト由来である可能性は極めて低いと考えられる(つまり、抗原性があるといえる)。
【0301】
一方、ヒト化抗体(既知ヒト化抗体(図14,15参照)、実施例1(図16、17参照)、実施例2(図19, 20参照))においては、ヒト断片の存在率は一般に大きく、CDR(とその近辺)を除き、あるアミノ酸残基が関わる全てのヒト断片から非ヒト由来断片が存在しない状態となる。この状態下においては、CDR(とその近辺)以外の部位におけるランダムな断片化によって、ほぼヒト由来断片が得られると言えるだろう(つまり、抗原性は低い)。
【0302】
変異による抗原性低下と活性維持を両立させる、という課題はヒト化抗体作成時の主要な問題点である。一般に、抗原性低下と活性維持はトレードオフの関係にある。すなわち、ヒト化への変異により抗原性は低くなるが、変異が多くなってくると、活性を低下確率の増大が予想される。そこで例えば、活性低下の一つの指標例として、マウス→ヒト化抗体への変異の数を考えることができる。ここでは、変異の数が多くなる=活性低下の可能性が高くなる、と考える。
【0303】
本発明によるヒト化手法(図16, 17, 19, 20)と既存手法によるヒト化(図14,15)を比較してみよう。ヒト化グラフとしてはあまり違いが認められないにも関わらず、ヒト化された配列は異なっていることが分かる(図18、19参照)。
【0304】
配列の変異の違いを見ると、本発明におけるヒト化手法の方が従来手法と比較して変異の数が少ないということがわかる。ヒト化としての状況は同じだが変異の数が少ない、ということは、抗原性は低いが活性は維持されている可能性が高い、ということを意味する。つまりこの指標で見る限り、従来手法と比較して抗原性と活性維持が共に(特に活性維持に関して)改善されていることがわかる。
【0305】
本発明では変異による抗体活性の維持をさらに深く考慮するため、例えば、抗体活性を維持するヒト断片配列があれば当該ヒト断片配列に変異させる、あるいは、抗体活性に影響のあるヒト断片配列には変異させない、などの仕組みを導入している。
【0306】
具体的には、本発明においては、例えば、抗体活性の維持と相関のある配列距離、つまり、抗体活性の維持という観点から見た配列間距離(例えば、配列の類似度など)などを定義することができる。
【0307】
また、本発明においては、抗体活性維持関数の類似度を、BLASTなどで用いられる例えば、PAM30などの行列を用いて定義してよく、さらに、当該行列を活性維持用に作りかえて定義してもよい。
【0308】
具体的には、本発明において、上述した抗体活性維持関数「sim(s',s)」などを決定してもよい。
【0309】
また、本発明において、例えば、電荷情報やエネルギーやアフィニティなどのアミノ酸の特徴に関する指標情報、断片配列と構造情報との相関情報、構造モデリングなどの詳細な構造情報などを利用して、より抗体活性を維持できる抗体活性維持関数などを決定してもよい。
【0310】
つぎに、CDRの抗原性について考察してみる。既知ヒト化抗体、実施例1、実施例2におけるヒト化抗体のCDR(とその近辺)でのグラフは、共に V 字型を描くことが分かる(図14,15,16,17,19,20)。これは、CDR付近の断片データが「nr.Human」上に存在していないことを示している。
【0311】
既知ヒト化抗体においてもCDRが「nr.Human」上に存在しないことに関して、1.CDRは抗原性を免除される傾向にあるので、この部分に関してのヒト化は考慮する必要がない、2.CDRは germline 配列が rearrange された遺伝子によって得られた配列であり、従って普通の nr データベース上には存在しない可能性がある。よってCDR の抗原性に関しては、CDR専用の「ヒトCDR断片データ」を「nr.Human」の代わりに用いてもよい、という二つの解釈が存在する。
【0312】
従来手法は基本的に1.の立場をとっていると考えられるが、本発明の枠組みは、CDRは変異させないという従来手法とは異なり、「ヒトCDR断片データ」を用いることによりCDR部位もヒト化することが可能である。すなわち我々の手法においては、CDR を変異させることも可能である。
【0313】
上記1.の立場で考えるか、2.の立場で考えるかによってCDRの取り扱いが変わるが、どちらの方向でヒト化を進めるのがよいかは、この部位が抗原性にどの程度深く関与しているかに依存する。
【0314】
もし、CDR部位が抗原性にあまり深く関与していないのであれば、本発明において、例えばヒト化においてCDRをあまり考慮しなくて良い(上記1.の立場)。つまり、本発明においては、抗体配列情報をCDRおよびフレームワーク領域に分割し、当該フレームワーク領域のみをヒト化の対象とすることで、より変異の少ないヒト化抗体を作成してもよい。
【0315】
一方、CDRが抗原性に深く関与しているのであれば、本発明において、例えば、まず上記「ヒトCDR断片データ」のようなCDRの断片データベースを作成してもよい。なお、このデータベースを参照することにより、抗原性の排除をさらに効果的に行うことができる。
【0316】
抗体活性の維持に関しては、CDRは抗原と直接結合する部位であることが多く、この部位の変異が直接の失活原因となり得るため、CDR部位のヒト化には慎重な取り扱いを要する。そこで、本発明においては、上記抗体活性維持関数の他に、より活性に敏感な抗体活性維持関数を導入してもよく、また、例えば立体構造モデリング手法等を陽に取り入れてもよい。
【0317】
[実施例3:本発明でヒト化された抗体のヒト化状態(その2)]
つぎに、本発明の方法でヒト化された抗組織因子抗体のヒト化状態について、図22から図28を参照して説明する。なお、例とした抗体配列は、マウス抗体としてはPDBコード「1ahw」の配列、既知ヒト化抗体としては「1jps」の配列である。
【0318】
図22は、本実施例において用いられたマウス抗体「1ahw」のL鎖のヒト化状態の一例を示す図である。また、図23は、本実施例において用いられたマウス抗体「1ahw」のH鎖のヒト化状態の一例を示す図である。
【0319】
また、図24は、本実施例において用いられた既知ヒト化マウス抗体「1jps」のL鎖のヒト化状態の一例を示す図である。また、図25は、本実施例において用いられた既知ヒト化抗体「1jps」のH鎖のヒト化状態の一例を示す図である。
【0320】
また、図26は、本実施例において本発明の方法で作成されたヒト化抗体「humanized(new) 1ahw」のL鎖のヒト化状態の一例を示す図である。また、図27は、本実施例において本発明の方法で作成されたヒト化抗体「humanized(new) 1ahw」のH鎖のヒト化状態の一例を示す図である。
【0321】
さらに、図28は、本実施例において本発明の方法で作成されたヒト化抗体「humanized(new) 1ahw」のアミノ酸配列の一例を示す図である。
【0322】
図22から図25を見る限りは、既知ヒト化抗体「1jps」も効果的にヒト化がされているように見えるが、図24から図27を見ると、本発明の方法で作成されたヒト化抗体「humanized(new) 1ahw」(図26,図27を参照)のほうがCDR付近の断片配列においてさらにヒト化されていることが理解できる。このことから、本発明の方法により、抗体活性が高く維持され、かつ、抗原性が効果的に排除されたヒト化抗体を作成できることが理解できる。
【0323】
これにて、実施例3の説明を終了する。
【0324】
[他の実施の形態]
さて、これまで本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上述した実施の形態以外にも、上記特許請求の範囲に記載した技術的思想の範囲内において種々の異なる実施の形態にて実施されてよいものである。
【0325】
例えば、抗体配列作成装置100がスタンドアローンの形態で処理を行う場合を一例に説明したが、抗体配列作成装置100とは別筐体で構成されるクライアント端末からの要求に応じて処理を行い、その処理結果を当該クライアント端末に返却するように構成してもよい。
【0326】
また、実施形態において説明した各処理のうち、自動的に行なわれるものとして説明した処理の全部または一部を手動的に行うこともでき、あるいは、手動的に行なわれるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的に行うこともできる。
【0327】
この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種の登録データや検索条件等のパラメータを含む情報、画面例、データベース構成については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
【0328】
また、抗体配列作成装置100に関して、図示の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。
例えば、抗体配列作成装置100の各部または各装置が備える処理機能、特に制御部102にて行なわれる各処理機能については、その全部または任意の一部を、CPU(Central Processing Unit)および当該CPUにて解釈実行されるプログラムにて実現することができ、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現することも可能である。なお、プログラムは、後述する記録媒体に記録されており、必要に応じて抗体配列作成装置100に機械的に読み取られる。
【0329】
すなわち、ROMまたはHDなどの記憶部106などには、OS(Operating System)と協働してCPUに命令を与え、各種処理を行うためのコンピュータプログラムが記録されている。このコンピュータプログラムは、RAM等にロードされることによって実行され、CPUと協働して制御部102を構成する。また、このコンピュータプログラムは、抗体配列作成装置100に対して任意のネットワーク300を介して接続されたアプリケーションプログラムサーバに記録されてもよく、必要に応じてその全部または一部をダウンロードすることも可能である。
【0330】
また、本発明にかかるプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納することもできる。ここで、この「記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、EPROM、EEPROM、CD−ROM、MO、DVD等の任意の「可搬用の物理媒体」や、各種コンピュータシステムに内蔵されるROM、RAM、HD等の任意の「固定用の物理媒体」、あるいは、LAN、WAN、インターネットに代表されるネットワークを介してプログラムを送信する場合の通信回線や搬送波のように、短期にプログラムを保持する「通信媒体」を含むものとする。
【0331】
また、「プログラム」とは、任意の言語や記述方法にて記述されたデータ処理方法であり、ソースコードやバイナリコード等の形式を問わない。なお、「プログラム」は必ずしも単一的に構成されるものに限られず、複数のモジュールやライブラリとして分散構成されるものや、OS(Operating System)に代表される別個のプログラムと協働してその機能を達成するものをも含む。なお、実施の形態に示した各装置において記録媒体を読み取るための具体的な構成、読み取り手順、あるいは、読み取り後のインストール手順等については、周知の構成や手順を用いることができる。
【0332】
記憶部106に格納される各種のデータベース等(抗体配列情報ファイル106a〜アミノ酸断片配列情報データベース106g)は、RAM、ROM等のメモリ装置、ハードディスク等の固定ディスク装置、フレキシブルディスク、光ディスク等のストレージ手段であり、各種処理やウェブサイト提供に用いる各種のプログラムやテーブルやファイルやデータベースやウェブページ用ファイル等を格納する。
【0333】
また、抗体配列作成装置100は、既知のパーソナルコンピュータ、ワークステーション等の情報処理端末等の情報処理装置にプリンタやモニタやイメージスキャナ等の周辺装置を接続し、該情報処理装置に本発明の方法を実現させるソフトウェア(プログラム、データ等を含む)を実装することにより実現してもよい。
【0334】
さらに、抗体配列作成装置100等の分散・統合の具体的形態は明細書および図面に示すものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷等に応じた任意の単位で、機能的または物理的に分散・統合して構成することができる(例えば、グリッド・コンピューティングなど)。例えば、各データベースを独立したデータベース装置として独立に構成してもよく、また、処理の一部をCGI(Common Gateway Interface)を用いて実現してもよい。
【0335】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、相補性決定領域情報および/またはフレームワーク領域情報を含む抗体配列情報を取得し、取得された抗体配列情報を予め定められた長さの抗体断片配列情報に分割し、分割された抗体断片配列情報ごとに、一致する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報を検索し、一致するアミノ酸断片配列情報が検索されなかった抗体断片配列情報ごとに、類似するアミノ酸断片配列情報を検索し、検索された各類似するアミノ酸断片配列情報と検索元の抗体断片配列情報とを入れ替えて抗体配列情報を変異し、変異された抗体配列情報について、変異前の抗体配列情報の活性を維持しているかを示す抗体活性維持率を決定し、決定された抗体活性維持率に基づいて、抗体配列情報の変異を決定するので、他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報を多く含む、つまり他の生物種において抗原性が低い抗体配列情報を効率よく作成することができ、かつ、本発明によれば、抗体活性維持率に基づいて、抗体配列情報の変異を決定するので、抗体活性に影響を与える部分が変異していない、つまり抗体活性の高い抗体配列情報を効率よく作成することができる抗体配列作成装置、抗体配列作成方法、プログラム、および、記録媒体を提供することができる。
【0336】
また、本発明によれば、抗原性はタンパク質の断片配列を単位にTCRにて認識されているという免疫反応のしくみに基づいて、抗体断片配列情報を他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報に変異させているので、生物学的事実を反映した抗体配列情報を効率よく作成することができる抗体配列作成装置、抗体配列作成方法、プログラム、および、記録媒体を提供することができる。
【0337】
また、本発明によれば、抗体配列情報を、相補性決定領域情報とフレームワーク領域情報とに分割するので、例えば、相補性決定領域情報とフレームワーク領域情報にまたがる抗体断片配列情報を変異の対象に考慮せずに抗体配列情報を作成すことができ、高精度で抗体配列情報を作成することができ、かつ、計算量を効果的に削減することができる抗体配列作成装置、抗体配列作成方法、プログラム、および、記録媒体を提供することができる。
【0338】
また、本発明によれば、例えば、相補性決定領域情報の関与する抗体断片配列情報が抗原性を持つ可能性が低い場合には、変異の対象をフレームワーク領域情報のみに限定して取り扱うことができるため、相補性決定領域情報は元の配列のままにフレームワーク領域情報のみを他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報に変異させた、抗原性が低く、かつ、抗体活性の高い抗体配列情報を効率よく作成することができる抗体配列作成装置、抗体配列作成方法、プログラム、および、記録媒体を提供することができる。逆に、相補性決定領域情報の関与する抗体断片配列情報が抗原性を持つ可能性がある場合には、変異の対象としてフレームワーク領域情報と相補性決定領域情報の両方を考慮することができる。この際、相補性決定領域情報に関するデータベースをフレームワーク領域情報に関するものとは別に用意することもできる。
【0339】
また、本発明によれば、抗体配列情報の先頭から1アミノ酸残基ずつスライドしながら予め定められた長さの抗体断片配列情報に分割するので、異物としてマクロファージに貪食されたタンパク質は任意の位置で分解され断片化された後、TCRに提示されるという免疫反応のしくみに基づいて、分割される可能性のある抗体断片配列情報を漏れなく作成するので、生物学的事実を反映した抗体配列情報を効率よく作成することができる抗体配列作成装置、抗体配列作成方法、プログラム、および、記録媒体を提供することができる。
【0340】
また、抗体断片配列情報の予め定められた長さは、9〜20であるので、異物としてマクロファージに貪食されたタンパク質は任意の位置で9〜20残基程度の断片配列に分解され断片化された後、TCRに提示されるという免疫反応のしくみに基づいて、抗体断片配列情報を作成するので、生物学的事実を反映した抗体配列情報を効率よく作成することができる抗体配列作成装置、抗体配列作成方法、プログラム、および、記録媒体を提供することができる。
【0341】
また、本発明によれば、入れ替える類似するアミノ酸断片配列情報と検索元の抗体断片配列情報との変化量を算出し、算出された変化量に基づいて、抗体活性維持率を決定するので、アミノ酸残基の変化による抗体活性の低下を考慮して、元の抗体配列の一部を類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報に変異させることができ、そのため、他の生物種における抗原性を低下させ、かつ、抗体活性を高く維持させた抗体配列情報を効率よく作成することができる抗体配列作成装置、抗体配列作成方法、プログラム、および、記録媒体を提供することができる。
【0342】
すなわち、本発明によれば、アミノ酸残基の変化量が多くなれば抗体活性が失われ、また、アミノ酸残基の変化量が少なくなれば抗体活性が維持される点を考慮し、元の抗体配列の一部を類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報に変異させることができ、そのため、他の生物種における抗原性を低下させ、かつ、抗体活性を高く維持させた抗体配列情報を効率よく作成することができる抗体配列作成装置、抗体配列作成方法、プログラム、および、記録媒体を提供することができる。
【0343】
また、本発明によれば、入れ替える類似するアミノ酸断片配列情報および検索元の抗体断片配列情報について、それぞれの構造を比較し、配列の変化が構造の変化にどれだけ寄与したかを示す構造変化寄与率を算出し、算出された構造変化寄与率に基づいて、抗体活性維持率を決定するので、抗体の構造の変化による抗体の抗体活性の低下を考慮して、元の抗体配列の一部を類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報に変異させることができ、そのため、他の生物種における抗原性を低下させ、かつ、抗体活性を高く維持させた抗体配列情報を効率よく作成することができる抗体配列作成装置、抗体配列作成方法、プログラム、および、記録媒体を提供することができる。
【0344】
すなわち、本発明によれば、抗体の構造変化が大きくなれば抗体活性が失われ、また、抗体の構造変化が小さくなれば抗体活性が維持される点を考慮し、元の抗体配列の一部を類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報に変異させることができ、そのため、他の生物種における抗原性を低下させ、かつ、抗体活性を高く維持させた抗体配列情報を効率よく作成することができる抗体配列作成装置、抗体配列作成方法、プログラム、および、記録媒体を提供することができる。
【0345】
また、本発明によれば、入れ替える類似するアミノ酸断片配列情報および検索元の抗体断片配列情報について、それぞれの配列上で変化したアミノ酸の性質に関する指標情報を算出し、算出された指標情報に基づいて、抗体活性維持率を決定するので、類似するアミノ酸断片配列情報および検索元の抗体断片配列情報について、それぞれの配列上における、例えば、電荷の差やエネルギーの差やアフィニティの差などの指標情報の変化による抗体活性の低下を考慮して、元の抗体配列の一部を類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報に変異させることができ、そのため、他の生物種における抗原性を低下させ、かつ、抗体活性を高く維持させた抗体配列情報を効率よく作成することができる抗体配列作成装置、抗体配列作成方法、プログラム、および、記録媒体を提供することができる。
【0346】
すなわち、本発明によれば、類似するアミノ酸断片配列情報および検索元の抗体断片配列情報について、それぞれの配列上における、例えば、電荷の差やエネルギーの差やアフィニティの差などが大きくなれば抗体活性が失われ、一方、それぞれの配列上における、例えば、電荷の差やエネルギーの差やアフィニティの差などが小さくなれば抗体活性が維持される点を考慮し、元の抗体配列の一部を類似する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報に変異させることができ、そのため、他の生物種における抗原性を低下させ、かつ、抗体活性を高く維持させた抗体配列情報を効率よく作成することができる抗体配列作成装置、抗体配列作成方法、プログラム、および、記録媒体を提供することができる。
【0347】
また、本発明によれば、変異前に対して変異後の抗体配列情報の抗体活性維持率が減少した場合、変異を終了するので、変異前の抗体配列情報の抗体活性が下がるような変異をなくすことができ、これにより、抗原性を維持し、かつ、抗体活性の高い抗体配列情報を効果的に作成することができる抗体配列作成装置、抗体配列作成方法、プログラム、および、記録媒体を提供することができる。
【0348】
また、本発明によれば、抗体配列情報は、非ヒトに関する抗体配列情報であり、かつ、他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報は、ヒトに関するアミノ酸断片配列情報であるので、相補性決定領域情報および/またはフレームワーク領域情報を含む非ヒト抗体配列情報を取得し、取得された非ヒト抗体配列情報を予め定められた長さの非ヒト抗体断片配列情報に分割し、分割された非ヒト抗体断片配列情報ごとに、一致するヒトアミノ酸断片配列情報を検索し、一致するヒトアミノ酸断片配列情報が検索されなかった非ヒト抗体断片配列情報ごとに、類似するヒトアミノ酸断片配列情報を検索し、検索された各類似するヒトアミノ酸断片配列情報と検索元の非ヒト抗体断片配列情報とを入れ替えて非ヒト抗体配列情報を変異し、変異された非ヒト抗体配列情報について、変異前の非ヒト抗体配列情報の活性を維持しているかを示す抗体活性維持率を決定し、決定された抗体活性維持率に基づいて、非ヒト抗体配列情報をヒト化したヒト化抗体配列情報の変異を決定するので、マウスなどに由来する非ヒト抗体に対してヒト由来のアミノ酸断片配列を多く含ませることによりヒト化を行って、ヒトに対する抗原性を低くし、副作用が少ないヒト化抗体配列情報を効率よく作成することができる抗体配列作成装置、抗体配列作成方法、プログラム、および、記録媒体を提供することができる。
【0349】
また、本発明によれば、非ヒト抗体の活性に影響を与える部分を変異させない、つまり非ヒト抗体の抗体活性を高く維持させるようにヒト化抗体配列情報を効率よく作成することができ、これにより、効果的なヒト化抗体を効率よく作成することができる抗体配列作成装置、抗体配列作成方法、プログラム、および、記録媒体を提供することができる。
【0350】
さらに、本発明によれば、作成されたヒト化抗体配列情報を産業上多くの分野、特に医薬品、医療等の分野で広く利用することができる抗体配列作成装置、抗体配列作成方法、プログラム、および、記録媒体を提供することができる。
【0351】
【配列表】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本原理を示す原理構成図である。
【図2】本発明が適用される本システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図3】本発明が適用される本システムの取得部102aの構成の一例を示すブロック図である。
【図4】本発明が適用される本システムの分割部102bの構成の一例を示すブロック図である。
【図5】本発明が適用される本システムの抗体活性維持率決定部102fの構成の一例を示すブロック図である。
【図6】本実施形態における本システムのメイン処理の一例を示すフローチャートである。
【図7】本実施形態における本システムの領域分割処理の一例を示すフローチャートである。
【図8】本実施形態における本システムのスライド分割処理の一例を示すフローチャートである。
【図9】本実施形態における本システムの変化量基準抗体活性維持率決定処理の一例を示すフローチャートである。
【図10】本実施形態における本システムの構造変化寄与率基準抗体活性維持率決定処理の一例を示すフローチャートである。
【図11】本実施形態における本システムの指標情報基準抗体活性維持率決定処理の一例を示すフローチャートである。
【図12】本実施例における従来技術で用いられた「CRA4」のL鎖のヒト化状態の一例を示す図である。
【図13】本実施例における従来技術で用いられた「CRA4」のH鎖のヒト化状態の一例を示す図である。
【図14】本実施例における従来技術でヒト化された「CRA4」のL鎖のヒト化状態の一例を示す図である。
【図15】本実施例における従来技術でヒト化された「CRA4」のH鎖のヒト化状態の一例を示す図である。
【図16】本実施例における本発明の方法でヒト化された「CRA4」のL鎖のヒト化状態の一例を示す図である。
【図17】本実施例における本発明の方法でヒト化された「CRA4」のH鎖のヒト化状態の一例を示す図である。
【図18】本実施例における本発明の方法でヒト化された「CRA4」のアミノ酸配列の一例を示す図である。
【図19】本実施例における本発明の方法でヒト化された「CRA4」のL鎖のヒト化状態の別の一例を示す図である。
【図20】本実施例における本発明の方法でヒト化された「CRA4」のH鎖のヒト化状態の別の一例を示す図である。
【図21】本実施例における本発明の方法でヒト化された「CRA4」のアミノ酸配列の別の一例を示す図である。
【図22】本実施例において用いられたマウス抗体「TF(PDBコード1ahw)」のL鎖のヒト化状態の一例を示す図である。
【図23】本実施例において用いられたマウス抗体「TF(PDBコード1ahw)」のH鎖のヒト化状態の一例を示す図である。
【図24】本実施例において用いられたヒト化済みマウス抗体「TF(PDBコード1jps)」のL鎖のヒト化状態の一例を示す図である。
【図25】図41は、本実施例において用いられたヒト化済みマウス抗体「TF(PDBコード1jps)」のH鎖のヒト化状態の一例を示す図である。
【図26】本実施例において本発明の方法でヒト化されたマウス抗体「TF(PDBコード1ahw)」のL鎖のヒト化状態の一例を示す図である。
【図27】本実施例において本発明の方法でヒト化されたマウス抗体「TF(PDBコード1ahw)」のH鎖のヒト化状態の一例を示す図である。
【図28】本実施例において本発明の方法でヒト化されたマウス抗体「TF(PDBコード1ahw)」のアミノ酸配列の一例を示す図である。
【図29】スライド分割の概念の一例を示す図である。
【符号の説明】
100 抗体配列作成装置
102 制御部
102a 取得部
102b 分割部
102c 一致検索部
102d 類似検索部
102e 変異部
102f 抗体活性維持率決定部
102g 変異決定部
102h 領域分割部
102i スライド分割部
102j 変化量算出部
102k 変化量基準抗体活性維持率決定部
102m 構造変化寄与率算出部
102n 構造変化寄与率基準抗体活性維持率決定部
102p 指標情報算出部
102r 指標情報基準抗体活性維持率決定部
104 通信制御インターフェース部
106 記憶部
106a 抗体配列情報ファイル
106b 抗体断片配列情報ファイル
106c 類似アミノ酸断片配列情報ファイル
106d 変異抗体断片配列情報ファイル
106e 抗体活性維持率ファイル
106f 変異決定抗体配列情報ファイル
106g アミノ酸断片配列情報データベース
108 入出力制御インターフェース部
112 入力装置
114 出力装置
200 外部システム
300 ネットワーク[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an antibody sequence creation device, an antibody sequence creation method, a program, and a recording medium, and in particular, significantly reduces antigenicity in humans while maintaining the activity of non-human-derived monoclonal antibodies against any antigen. The present invention relates to an antibody sequence creation device, an antibody sequence creation method, a program, and a recording medium that can create a specific antibody.
[0002]
[Prior art]
Non-human-derived monoclonal antibodies can be expected to be effective therapeutic agents because they bind specifically to the antigen causing the disease.
[0003]
However, since non-human-derived monoclonal antibodies have high antigenicity in humans, non-human-derived monoclonal antibodies cannot be frequently administered to humans.
[0004]
Specifically, for example, human anti-mouse antibodies generated against non-human antibodies such as mouse antibodies administered to humans cause dangerous immune responses, so non-human-derived monoclonal antibodies are frequently administered to humans. I can't do it.
[0005]
Further, for example, since a non-human antibody administered to a human can be metabolized as a foreign substance, the half-life of the non-human antibody in human is short, and the expected effect cannot be exhibited.
[0006]
Such dangerous immune responses and foreign metabolism are thought to be mainly due to the antigenicity of non-human antibodies in humans. In order to solve these problems, methods for reducing the antigenicity of non-human-derived antibodies have been developed.
[0007]
One of them is the production of a chimeric antibody (see, for example, Non-Patent Document 1). In this method, the variable region (V region) is derived from the original non-human monoclonal antibody, and the constant region (C region) is a chimeric antibody derived from an appropriate human antibody. .
[0008]
Since the chimeric antibody obtained by this method contains the complete V region of the original non-human antibody, it can be expected to bind to the antigen with the same specificity as the original non-human antibody.
[0009]
Furthermore, the chimeric antibody has a substantially reduced amino acid sequence derived from non-human and is therefore expected to be less antigenic than the original non-human antibody.
[0010]
However, since the V region of the chimeric antibody is still a non-human sequence, dangerous immune responses and foreign metabolism due to the non-human sequence can occur (eg, when the chimeric antibody is administered to a human).
[0011]
Therefore, as a second method for reducing the antigenicity of a non-human antibody, a technique generally called a humanized antibody production method has been developed (see, for example, Non-Patent
[0012]
However, if necessary, in order to bring the CDR structure of the V region of a human antibody closer to the structure of the original non-human antibody, some amino acids of the framework region (FR) supporting the CDR structure The sequence may be grafted from the V region of a non-human antibody to the V region of a human antibody.
[0013]
In the humanized antibody produced by this humanized antibody production method, the only part derived from the non-human amino acid sequence is CDR (and some FRs).
[0014]
In general, a CDR is composed of a hypervariable amino acid sequence, and is originally a site where mutation is severely occurring in humans.
[0015]
Therefore, it is said that this region is unlikely to cause antigenicity even if left as non-human, and humanized antibodies produced by this humanized antibody production method are potential nonhuman antibodies. It is expected that the antigenicity will be further greatly reduced.
[0016]
However, since the humanized antibody prepared by this humanized antibody preparation method contains an amino acid sequence grafted from the V region of the non-human antibody to the V region of the human antibody as part of the FR, the prepared humanized antibody is When administered to humans, there is a risk of creating antibodies against regions having amino acid sequences that do not exist in humans.
[0017]
Therefore, a method for avoiding this has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
[0018]
In this method, for the four FRs (FR1 to FR4) necessary for retaining the three-dimensional structure of three CDRs, the FR of a non-human antibody exists in a database with one FR as a unit. Substitutes FR of high human antibody. At this time, several types of FRs are selected from the human antibodies existing in the database and replaced to create highly active humanized antibodies (see, for example, Patent Document 1).
[0019]
[Non-Patent Document 1]
Lobuglio A. et. al, "Mouse / humanchimeric monoantibody in man: kinetics and immune response.", Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86, p. 4220-4224, 1989
[Non-Patent Document 2]
Riechmann L. et. al, "Reshaping human antigens for therapy.", Nature, 322, p. 323-327, 1988
[Non-Patent Document 3]
Sato K. et. al, “Reshaping a human antigen to inhibit the interleukin 6-dependent tumor cell group.”, Cancer Res. 53, p. 851-856, 1993
[Patent Document 1]
International Publication No. 99/51743 Pamphlet
[Patent Document 2]
Japanese Patent No. 28828340
[0020]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the content of non-human-derived amino acid sequences is high like a chimeric antibody, the antigenicity is high, and when the content of non-human-derived amino acid sequences is low like a humanized antibody, the activity tends to be low. In other words, there is a problem that “high antibody activity” and “low antigenicity” conflict with each other in the production of antibodies from non-human antibodies.
[0021]
That is, considering the application of antibodies as therapeutic agents, antibodies have two conditions: 1. 1. high activity against an antigen; It is necessary to satisfy that antigenicity against humans is low.
[0022]
In order to satisfy the above two requirements at the same time, a completely new approach is necessary for eliminating antigenicity in humans, but no effective means has been established yet.
[0023]
In addition, for example, according to Jener's network hypothesis, it is said that another antibody against CDR exists and forms a network of antibodies (for example, “Jerne N. K.,“ The immunosystem. ”, Sci. Amer., No. 229, p.52-60, 1973 "," Jerne NK, "Towards a network the of the immunosystem.", Ann. Immunol. (Inst. Pasteur), No. 125. C, p. 373-389, 1974 ”,“ Tadao Tada, “Immunity Semantics”, Seidosha, 1993 ”, etc.), and conventional chimeric antibody / humanized antibody production methods allow humanization of CDRs Antibody is generated so that it does not react with CDR that is a non-human sequence. There is still a problem that there is still a risk that an antibody can be produced.
[0024]
As described above, the conventional system or the like has a number of problems, and as a result, it is inconvenient and inefficient for both the system user and the administrator.
[0025]
The present invention has been made in view of the above problems, and is capable of producing an antibody sequence capable of producing an antibody having a significantly reduced antigenicity in humans while retaining the activity of a non-human-derived monoclonal antibody against any antigen. An object is to provide an apparatus, a method for producing an antibody sequence, a program, and a recording medium.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present inventor has focused on the mechanism from when a foreign substance enters the body until the immune reaction starts.
[0027]
The mechanism will be briefly described. First, foreign substances are phagocytosed by macrophages and the like. Subsequently, the protein belonging to the foreign substance is decomposed, and the fragment is presented as an antigen peptide to a receptor (TCR) in the helper T cell.
[0028]
A TCR that can initiate an immune response is a protein that is not strongly bound to self-fragments, that is, a protein that has been differentiated by thymic stromal cells that make up the organ of the thymus as to whether "foreign" and "self" can be distinguished properly .
[0029]
TCR distinguishes whether the presented antigenic peptide is a fragment derived from a protein that does not exist. If it is determined that it does not exist here, an immune response to the foreign substance starts by a command from the helper T cell.
[0030]
The present inventor has the following characteristics that are considered important in the mechanism: 1. antigenicity is recognized by protein fragments; I thought that TCR controls the immune response by identifying whether it is a fragment that I do not have.
[0031]
Furthermore, if the property is really important, the present inventor has considered that non-human antibody sequence fragments (fragments of about 9 to 11 residues) in order to eliminate antigenicity from non-humanized antibodies and to humanize them. ) To the fragment sequence of the human fragment.
[0032]
Based on the above circumstances, the present inventor has developed a novel computational antibody design method based on the immune reaction by the antigen presentation mechanism for TCR and the conventional concept of self-assembly (humanization) of sequence fragments. We propose a solution to the above-mentioned problems.
[0033]
In order to achieve such an object, the antibody sequence creation device according to
[0034]
According to this apparatus, antibody sequence information including complementarity determining region information and / or framework region information is obtained, and the obtained antibody sequence information is divided into antibody fragment sequence information of a predetermined length, and divided. Search for amino acid fragment sequence information for other matching species for each antibody fragment sequence information, and search for similar amino acid fragment sequence information for each antibody fragment sequence information for which no matching amino acid fragment sequence information was found The antibody sequence information is mutated by replacing each searched similar amino acid fragment sequence information with the antibody fragment sequence information of the search source, and the activity of the antibody sequence information before the mutation is maintained for the mutated antibody sequence information. Antibody activity maintenance rate indicating whether or not the antibody activity is maintained, and the variation in the antibody sequence information is determined based on the determined antibody activity maintenance rate. It is possible to efficiently create antibody sequence information that contains a lot of acid fragment sequence information, that is, low antigenicity in other species, and according to this apparatus, based on the antibody activity maintenance rate, Since the mutation is determined, it is possible to efficiently create antibody sequence information in which the portion that affects the antibody activity is not mutated, that is, the antibody activity is high.
[0035]
Also, according to this device, antibody fragment sequence information is changed to amino acid fragment sequence information on other species based on the mechanism of immune reaction that antigenicity is recognized by TCR in units of protein fragment sequences. Therefore, antibody sequence information reflecting biological facts can be efficiently created.
[0036]
Further, the antibody sequence creation device according to
[0037]
This more specifically shows an example of the acquisition means. According to this apparatus, antibody sequence information is divided into complementarity determining region information and framework region information. For example, antibody fragment sequence information spanning complementarity determining region information and framework region information is targeted for mutation. Antibody sequence information can be created without consideration, antibody sequence information can be created with high accuracy, and the amount of calculation can be effectively reduced.
[0038]
In addition, according to this apparatus, for example, when the antibody fragment sequence information related to complementarity determining region information is unlikely to have antigenicity, the target of mutation is limited to framework region information only. Therefore, the complementarity-determining region information is the same as the original sequence, but only the framework region information is mutated to the amino acid fragment sequence information on other species, and the antibody sequence information has low antigenicity and high antibody activity. Can be created efficiently. On the other hand, if there is a possibility that antibody fragment sequence information related to complementarity determining region information has antigenicity, both framework region information and complementarity determining region information can be considered as the target of mutation. . At this time, a database relating to complementarity determining region information can be prepared separately from that relating to framework region information.
[0039]
The antibody sequence creation device according to
[0040]
This shows one example of the dividing means more specifically. According to this device, the antibody fragment information is divided into antibody fragment sequence information of a predetermined length while sliding one amino acid residue from the beginning of the antibody sequence information, so that the protein phagocytosed by the macrophage as a foreign substance is decomposed at an arbitrary position. Antibody fragment sequence information that may be split based on the mechanism of the immune reaction that is presented to the TCR after being fragmented. Can be created efficiently.
[0041]
The antibody sequence creation device according to
[0042]
This more specifically shows one example of the predetermined length of the antibody fragment sequence information. According to this apparatus, since the predetermined length of the antibody fragment sequence information is 9 to 20, the protein phagocytosed by the macrophage as a foreign substance is decomposed into a fragment sequence of about 9 to 20 residues at an arbitrary position. Since the antibody fragment sequence information is created based on the mechanism of the immune reaction that is presented to the TCR after being fragmented, the antibody sequence information reflecting biological facts can be efficiently created.
[0043]
The antibody sequence creation device according to
[0044]
This shows one example of the antibody activity maintenance rate determining means more specifically. According to this apparatus, the amount of change between similar amino acid fragment sequence information to be replaced and the antibody fragment sequence information of the search source is calculated, and based on the calculated amount of change, the antibody activity maintenance rate is determined. In view of the decrease in antibody activity due to changes in amino acids, it is possible to mutate part of the original antibody sequence to amino acid fragment sequence information on other similar species, thus reducing antigenicity in other species. In addition, it is possible to efficiently create antibody sequence information that maintains high antibody activity.
[0045]
That is, according to this apparatus, considering that the antibody activity is lost if the amount of amino acid residue change is large, and that the antibody activity is maintained if the amount of amino acid residue change is small, the original antibody A part of the sequence can be mutated to amino acid fragment sequence information on other species of similar species, so that antibody sequence information that reduces antigenicity and maintains high antibody activity in other species can be efficiently used. Can be well created.
[0046]
The antibody sequence creation device according to
[0047]
This shows one example of the antibody activity maintenance rate determining means more specifically. According to this apparatus, the structures of the similar amino acid fragment sequence information to be replaced and the antibody fragment sequence information of the search source are compared with each other, and the structural change contribution ratio indicating how much the change in the sequence contributed to the change in the structure Since the antibody activity maintenance rate is determined based on the calculated structural change contribution rate, a part of the original antibody sequence is similar in consideration of the decrease in the antibody activity of the antibody due to the change in the antibody structure. It can be mutated to amino acid fragment sequence information relating to other species, so that antibody sequence information that reduces antigenicity and maintains high antibody activity in other species can be efficiently created.
[0048]
That is, according to this device, considering that the antibody activity is lost when the antibody structural change is large and the antibody activity is maintained when the antibody structural change is small, a part of the original antibody sequence is considered. Can be mutated into amino acid fragment sequence information on other similar species, so that antibody sequence information with reduced antigenicity and high antibody activity in other species can be efficiently created. Can do.
[0049]
The antibody sequence creation device according to
[0050]
This shows one example of the antibody activity maintenance rate determining means more specifically. According to this apparatus, for similar amino acid fragment sequence information to be replaced and antibody fragment sequence information of the search source, index information relating to the properties of amino acids changed on the respective sequences is calculated, and based on the calculated index information, antibody information is calculated. Since the activity maintenance rate is determined, the similar amino acid fragment sequence information and the search source antibody fragment sequence information, for example, due to changes in index information such as charge difference, energy difference and affinity difference on each sequence In view of the reduction in antibody activity, a portion of the original antibody sequence can be mutated to amino acid fragment sequence information relating to similar other species, thus reducing antigenicity in other species, and Antibody sequence information that maintains high antibody activity can be created efficiently.
[0051]
That is, according to this apparatus, when the amino acid fragment sequence information and the search source antibody fragment sequence information are similar to each other, for example, if the difference in charge, energy or affinity is increased, the antibody activity is increased. On the other hand, considering that the antibody activity is maintained if, for example, the difference in charge, energy or affinity is reduced on each sequence, a part of the original antibody sequence is similar. Can be mutated to amino acid fragment sequence information relating to other species, so that antibody sequence information that reduces antigenicity and maintains high antibody activity in other species can be efficiently created. .
[0052]
Further, the antibody sequence creation device according to
[0053]
This more specifically shows one example of the mutation determining means. According to this apparatus, when the antibody activity maintenance rate of the antibody sequence information after mutation decreases compared to that before mutation, the mutation is terminated, so that the mutation that decreases the antibody activity of the antibody sequence information before mutation is eliminated. Thus, antibody sequence information that maintains antigenicity and has high antibody activity can be effectively created.
[0054]
The antibody sequence creation device according to
[0055]
This more specifically shows one example of antibody sequence information and amino acid fragment sequence information concerning other species. According to this apparatus, the antibody sequence information is antibody sequence information related to non-humans, and the amino acid fragment sequence information related to other biological species is amino acid fragment sequence information related to humans. Or, obtain non-human antibody sequence information including framework region information, divide the obtained non-human antibody sequence information into non-human antibody fragment sequence information of a predetermined length, and divide the non-human antibody fragment sequence For each piece of information, search for matching human amino acid fragment sequence information, and search for similar human amino acid fragment sequence information for each non-human antibody fragment sequence information for which no matching human amino acid fragment sequence information was searched. Each similar human amino acid fragment sequence information is replaced with the non-human antibody fragment sequence information of the search source to mutate the non-human antibody sequence information. Regarding the antibody sequence information, the antibody activity maintenance rate indicating whether the activity of the non-human antibody sequence information before the mutation is maintained was determined, and the non-human antibody sequence information was humanized based on the determined antibody activity maintenance rate Since the mutation of humanized antibody sequence information is determined, humanization is performed by including many human-derived amino acid fragment sequences in non-human antibodies derived from mice, etc., thereby reducing antigenicity to humans and causing side effects. Humanized antibody sequence information can be efficiently generated.
[0056]
In addition, according to this apparatus, humanized antibody sequence information can be efficiently created so as not to mutate a portion that affects the activity of a non-human antibody, that is, to maintain a high antibody activity of the non-human antibody. Thus, an effective humanized antibody can be efficiently produced.
[0057]
In addition, according to this apparatus, the prepared humanized antibody sequence information can be widely used in many industrial fields, particularly in the fields of pharmaceuticals, medicine, and the like.
[0058]
The present invention also relates to an antibody sequence creation method, wherein the antibody sequence creation method according to
[0059]
According to this method, antibody sequence information including complementarity determining region information and / or framework region information is obtained, and the obtained antibody sequence information is divided into antibody fragment sequence information of a predetermined length, and divided. Search for amino acid fragment sequence information for other matching species for each antibody fragment sequence information, and search for similar amino acid fragment sequence information for each antibody fragment sequence information for which no matching amino acid fragment sequence information was found The antibody sequence information is mutated by replacing each searched similar amino acid fragment sequence information with the antibody fragment sequence information of the search source, and the activity of the antibody sequence information before the mutation is maintained for the mutated antibody sequence information. Antibody activity maintenance rate indicating whether or not the antibody activity is maintained, and the variation in the antibody sequence information is determined based on the determined antibody activity maintenance rate. It is possible to efficiently create antibody sequence information that contains a lot of acid fragment sequence information, that is, low antigenicity in other species, and according to this method, based on the antibody activity maintenance rate, Since the mutation is determined, it is possible to efficiently create antibody sequence information in which the portion that affects the antibody activity is not mutated, that is, the antibody activity is high.
[0060]
Further, according to this method, antibody fragment sequence information is changed to amino acid fragment sequence information on other species based on the mechanism of immune reaction that antigenicity is recognized by TCR in units of protein fragment sequences. Therefore, antibody sequence information reflecting biological facts can be efficiently created.
[0061]
The antibody sequence creation method according to
[0062]
This more specifically shows an example of the acquisition step. According to this method, antibody sequence information is divided into complementarity determining region information and framework region information. For example, antibody fragment sequence information spanning complementarity determining region information and framework region information is targeted for mutation. Antibody sequence information can be created without consideration, antibody sequence information can be created with high accuracy, and the amount of calculation can be effectively reduced.
[0063]
Further, according to this method, for example, when the antibody fragment sequence information related to complementarity determining region information is unlikely to have antigenicity, the mutation target is limited to the framework region information only. Therefore, the complementarity-determining region information is the same as the original sequence, but only the framework region information is mutated to the amino acid fragment sequence information on other species, and the antibody sequence information has low antigenicity and high antibody activity. Can be created efficiently. On the other hand, if there is a possibility that antibody fragment sequence information related to complementarity determining region information has antigenicity, both framework region information and complementarity determining region information can be considered as the target of mutation. . At this time, a database relating to complementarity determining region information can be prepared separately from that relating to framework region information.
[0064]
The antibody sequence creation method according to
[0065]
This more specifically shows an example of the division step. According to this method, since the antibody sequence information is divided into antibody fragment sequence information of a predetermined length while sliding one amino acid residue from the beginning of the antibody sequence information, the protein phagocytosed by the macrophage as a foreign substance is decomposed at an arbitrary position. Antibody fragment sequence information that may be split based on the mechanism of the immune reaction that is presented to the TCR after being fragmented. Can be created efficiently.
[0066]
The antibody sequence creation method according to
[0067]
This more specifically shows one example of the predetermined length of the antibody fragment sequence information. According to this method, since the predetermined length of the antibody fragment sequence information is 9 to 20, the protein phagocytosed by the macrophage as a foreign substance is decomposed into a fragment sequence of about 9 to 20 residues at an arbitrary position. Since antibody fragment sequence information is created based on the mechanism of the immune reaction that is presented to the TCR after being fragmented, antibody sequence information that reflects biological facts can be created efficiently.
[0068]
The antibody sequence creation method according to
[0069]
This more specifically shows one example of the antibody activity maintenance rate determination step. According to this method, the amount of change between similar amino acid fragment sequence information to be replaced and the antibody fragment sequence information of the search source is calculated, and the antibody activity maintenance rate is determined based on the calculated amount of change. In view of the decrease in antibody activity due to changes in amino acids, it is possible to mutate part of the original antibody sequence to amino acid fragment sequence information on other similar species, thus reducing antigenicity in other species. In addition, it is possible to efficiently create antibody sequence information that maintains high antibody activity.
[0070]
That is, according to this method, considering that the antibody activity is lost when the amount of amino acid residue change increases, and the antibody activity is maintained when the amount of amino acid residue change decreases, the original antibody A part of the sequence can be mutated to amino acid fragment sequence information on other species of similar species, so that antibody sequence information that reduces antigenicity and maintains high antibody activity in other species can be efficiently used. Can be well created.
[0071]
The antibody sequence creation method according to
[0072]
This more specifically shows one example of the antibody activity maintenance rate determination step. According to this method, for similar amino acid fragment sequence information to be replaced and antibody fragment sequence information of the search source, respective structures are compared, and a structural change contribution ratio indicating how much the change in the sequence contributed to the change in the structure is obtained. Since the antibody activity maintenance rate is determined based on the calculated structural change contribution rate, a part of the original antibody sequence is similar in consideration of the decrease in the antibody activity of the antibody due to the change in the antibody structure. It can be mutated to amino acid fragment sequence information relating to other species, so that antibody sequence information that reduces antigenicity and maintains high antibody activity in other species can be efficiently created.
[0073]
That is, according to this method, the antibody activity is lost when the structural change of the antibody is increased, and the antibody activity is maintained when the structural change of the antibody is reduced. Can be mutated into amino acid fragment sequence information on other similar species, so that antibody sequence information with reduced antigenicity and high antibody activity in other species can be efficiently created. Can do.
[0074]
The antibody sequence creation method according to
[0075]
This more specifically shows one example of the antibody activity maintenance rate determination step. According to this method, for similar amino acid fragment sequence information to be replaced and antibody fragment sequence information of the search source, index information relating to the properties of amino acids changed on the respective sequences is calculated, and based on the calculated index information, antibody information is calculated. Since the activity maintenance rate is determined, the similar amino acid fragment sequence information and the search source antibody fragment sequence information, for example, due to changes in index information such as charge difference, energy difference and affinity difference on each sequence In view of the reduction in antibody activity, a portion of the original antibody sequence can be mutated to amino acid fragment sequence information relating to similar other species, thus reducing antigenicity in other species, and Antibody sequence information that maintains high antibody activity can be created efficiently.
[0076]
That is, according to this method, when the amino acid fragment sequence information and the search source antibody fragment sequence information are similar to each other, for example, if the difference in charge, energy, affinity, etc. increases, the antibody activity On the other hand, considering that the antibody activity is maintained if, for example, the difference in charge, energy or affinity is reduced on each sequence, a part of the original antibody sequence is similar. Can be mutated to amino acid fragment sequence information relating to other species, so that antibody sequence information that reduces antigenicity and maintains high antibody activity in other species can be efficiently created. .
[0077]
The antibody sequence creation method according to
[0078]
This more specifically shows an example of the mutation determination step. According to this method, when the antibody activity maintenance rate of the antibody sequence information after mutation decreases compared to that before the mutation, the mutation is terminated, so that the mutation that decreases the antibody activity of the antibody sequence information before mutation is eliminated. Thus, antibody sequence information that maintains antigenicity and has high antibody activity can be effectively created.
[0079]
The antibody sequence creation method according to
[0080]
This more specifically shows one example of antibody sequence information and amino acid fragment sequence information concerning other species. According to this method, the antibody sequence information is antibody sequence information related to non-humans, and the amino acid fragment sequence information related to other biological species is amino acid fragment sequence information related to humans. Or, obtain non-human antibody sequence information including framework region information, divide the obtained non-human antibody sequence information into non-human antibody fragment sequence information of a predetermined length, and divide the non-human antibody fragment sequence For each information, search for matching human amino acid fragment sequence information, search for similar human amino acid fragment sequence information for each non-human antibody fragment sequence information for which no matching human amino acid fragment sequence information was searched Each similar human amino acid fragment sequence information is replaced with the non-human antibody fragment sequence information of the search source to mutate the non-human antibody sequence information. Regarding the antibody sequence information, the antibody activity maintenance rate indicating whether the activity of the non-human antibody sequence information before the mutation is maintained was determined, and the non-human antibody sequence information was humanized based on the determined antibody activity maintenance rate Since the mutation of humanized antibody sequence information is determined, humanization is performed by including many human-derived amino acid fragment sequences in non-human antibodies derived from mice, etc., thereby reducing antigenicity to humans and causing side effects. Humanized antibody sequence information can be efficiently generated.
[0081]
In addition, according to this method, humanized antibody sequence information can be efficiently generated so as not to mutate the portion that affects the activity of the non-human antibody, that is, to maintain the antibody activity of the non-human antibody at a high level. Thus, an effective humanized antibody can be efficiently produced.
[0082]
In addition, according to this method, the prepared humanized antibody sequence information can be widely used in many industrial fields, particularly in the fields of pharmaceuticals, medicine, and the like.
[0083]
In addition, the present invention relates to a program, and causes a computer to execute the antibody sequence creation method according to
[0084]
According to this program, antibody sequence information including complementarity determining region information and / or framework region information is obtained, and the obtained antibody sequence information is divided into antibody fragment sequence information of a predetermined length, and divided. Search for amino acid fragment sequence information for other matching species for each antibody fragment sequence information, and search for similar amino acid fragment sequence information for each antibody fragment sequence information for which no matching amino acid fragment sequence information was found The antibody sequence information is mutated by replacing each searched similar amino acid fragment sequence information with the antibody fragment sequence information of the search source, and the activity of the antibody sequence information before the mutation is maintained for the mutated antibody sequence information. Antibody activity maintenance rate is determined, and the variation in antibody sequence information is determined based on the determined antibody activity maintenance rate. It is possible to efficiently create antibody sequence information that contains a lot of amino acid fragment sequence information, that is, has low antigenicity in other species, and according to this program, based on the antibody activity maintenance rate, Since the mutation is determined, it is possible to efficiently create antibody sequence information in which the portion that affects the antibody activity is not mutated, that is, the antibody activity is high.
[0085]
In addition, according to this program, antibody fragment sequence information is changed to amino acid fragment sequence information on other species based on the mechanism of immune reaction that antigenicity is recognized by TCR in units of protein fragment sequences. Therefore, antibody sequence information reflecting biological facts can be efficiently created.
[0086]
The program according to
[0087]
This more specifically shows an example of the acquisition step. According to this program, antibody sequence information is divided into complementarity determining region information and framework region information. For example, antibody fragment sequence information spanning complementarity determining region information and framework region information is targeted for mutation. Antibody sequence information can be created without consideration, antibody sequence information can be created with high accuracy, and the amount of calculation can be effectively reduced.
[0088]
In addition, according to this program, for example, when antibody fragment sequence information related to complementarity determining region information is unlikely to have antigenicity, the target of mutation is limited to framework region information only. Therefore, the complementarity-determining region information is the same as the original sequence, but only the framework region information is mutated to the amino acid fragment sequence information on other species, and the antibody sequence information has low antigenicity and high antibody activity. Can be created efficiently. On the other hand, if there is a possibility that antibody fragment sequence information related to complementarity determining region information has antigenicity, both framework region information and complementarity determining region information can be considered as the target of mutation. . At this time, a database relating to complementarity determining region information can be prepared separately from that relating to framework region information.
[0089]
The program according to
[0090]
This more specifically shows an example of the division step. According to this program, since the antibody sequence information is divided into antibody fragment sequence information of a predetermined length while sliding one amino acid residue from the beginning of the antibody sequence information, the protein phagocytosed by the macrophage as a foreign substance is decomposed at an arbitrary position. Antibody fragment sequence information that may be split based on the mechanism of the immune reaction that is presented to the TCR after being fragmented. Can be created efficiently.
[0091]
The program according to
[0092]
This more specifically shows one example of the predetermined length of the antibody fragment sequence information. According to this program, since the predetermined length of the antibody fragment sequence information is 9 to 20, the protein phagocytosed by the macrophage as a foreign substance is decomposed into a fragment sequence of about 9 to 20 residues at an arbitrary position. Since antibody fragment sequence information is created based on the mechanism of the immune reaction that is presented to the TCR after being fragmented, antibody sequence information that reflects biological facts can be created efficiently.
[0093]
Further, the program according to
[0094]
This more specifically shows one example of the antibody activity maintenance rate determination step. According to this program, the amount of change between similar amino acid fragment sequence information to be replaced and the antibody fragment sequence information of the search source is calculated, and the antibody activity maintenance rate is determined based on the calculated amount of change. In view of the decrease in antibody activity due to changes in amino acids, it is possible to mutate part of the original antibody sequence to amino acid fragment sequence information on other similar species, thus reducing antigenicity in other species. In addition, it is possible to efficiently create antibody sequence information that maintains high antibody activity.
[0095]
That is, according to this program, the antibody activity is lost when the amount of amino acid residue change increases, and the antibody activity is maintained when the amount of amino acid residue change decreases. A part of the sequence can be mutated to amino acid fragment sequence information on other species of similar species, so that antibody sequence information that reduces antigenicity and maintains high antibody activity in other species can be efficiently used. Can be well created.
[0096]
Further, the program according to
[0097]
This more specifically shows one example of the antibody activity maintenance rate determination step. According to this program, the structures of similar amino acid fragment sequences to be replaced and the antibody fragment sequence information of the search source are compared, and the structural change contribution ratio indicating how much the change in the sequence contributed to the change in the structure is obtained. Since the antibody activity maintenance rate is determined based on the calculated structural change contribution rate, a part of the original antibody sequence is similar in consideration of the decrease in the antibody activity of the antibody due to the change in the antibody structure. It can be mutated to amino acid fragment sequence information relating to other species, so that antibody sequence information that reduces antigenicity and maintains high antibody activity in other species can be efficiently created.
[0098]
That is, according to this program, considering that the antibody activity is lost when the antibody structural change is large and the antibody activity is maintained when the antibody structural change is small, a part of the original antibody sequence is considered. Can be mutated into amino acid fragment sequence information on other similar species, so that antibody sequence information with reduced antigenicity and high antibody activity in other species can be efficiently created. Can do.
[0099]
Further, the program according to
[0100]
This more specifically shows one example of the antibody activity maintenance rate determination step. According to this program, for similar amino acid fragment sequence information to be replaced and antibody fragment sequence information of the search source, index information regarding the property of the amino acid changed on each sequence is calculated, and based on the calculated index information, antibody information is calculated. Since the activity maintenance rate is determined, the similar amino acid fragment sequence information and the search source antibody fragment sequence information, for example, due to changes in index information such as charge difference, energy difference and affinity difference on each sequence In view of the reduction in antibody activity, a portion of the original antibody sequence can be mutated to amino acid fragment sequence information relating to similar other species, thus reducing antigenicity in other species, and Antibody sequence information that maintains high antibody activity can be created efficiently.
[0101]
That is, according to this program, for similar amino acid fragment sequence information and search source antibody fragment sequence information, if the difference in charge, energy, affinity, etc. on each sequence increases, antibody activity On the other hand, considering that the antibody activity is maintained if, for example, the difference in charge, energy or affinity is reduced on each sequence, a part of the original antibody sequence is similar. Can be mutated to amino acid fragment sequence information relating to other species, so that antibody sequence information that reduces antigenicity and maintains high antibody activity in other species can be efficiently created. .
[0102]
The program according to
[0103]
This more specifically shows an example of the mutation determination step. According to this program, if the antibody activity maintenance rate of the antibody sequence information after mutation decreases compared to that before mutation, the mutation is terminated, so that there is no mutation that reduces the antibody activity of the antibody sequence information before mutation. Thus, antibody sequence information that maintains antigenicity and has high antibody activity can be effectively created.
[0104]
The program according to
[0105]
This more specifically shows one example of antibody sequence information and amino acid fragment sequence information concerning other species. According to this program, the antibody sequence information is antibody sequence information related to non-humans, and the amino acid fragment sequence information related to other biological species is amino acid fragment sequence information related to humans. Or, obtain non-human antibody sequence information including framework region information, divide the obtained non-human antibody sequence information into non-human antibody fragment sequence information of a predetermined length, and divide the non-human antibody fragment sequence For each information, search for matching human amino acid fragment sequence information, search for similar human amino acid fragment sequence information for each non-human antibody fragment sequence information for which no matching human amino acid fragment sequence information was searched Non-human antibody sequence information is mutated by replacing each similar human amino acid fragment sequence information with the search source non-human antibody fragment sequence information. For non-human antibody sequence information, determine the antibody activity maintenance rate indicating whether the activity of the non-human antibody sequence information before mutation is maintained, and based on the determined antibody activity maintenance rate, determine the non-human antibody sequence information as human Since the humanized antibody sequence information mutation is determined, humanization is performed by including many human-derived amino acid fragment sequences in non-human antibodies derived from mice, etc., to reduce antigenicity to humans. Thus, humanized antibody sequence information with few side effects can be created efficiently.
[0106]
In addition, according to this program, humanized antibody sequence information can be efficiently created so as not to mutate the portion that affects the activity of the non-human antibody, that is, to maintain the antibody activity of the non-human antibody at a high level. Thus, an effective humanized antibody can be efficiently produced.
[0107]
In addition, according to this program, the created humanized antibody sequence information can be widely used in many industrial fields, particularly in fields such as pharmaceuticals and medicine.
[0108]
Further, the present invention relates to a recording medium, and the recording medium according to claim 28 records the program according to any one of
[0109]
According to this recording medium, the program according to any one of
[0110]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of an antigenic exclusion antibody production apparatus, antigenic exclusion antibody production method, program, and recording medium according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In this embodiment, a case where a mouse antibody sequence is humanized will be described as an example. However, the present invention is not limited to this, and an antibody sequence suitable for another species is created from the antibody sequence of a certain species. May be.
[0111]
[Outline of the present invention]
Hereinafter, the outline of the present invention will be described, and then the configuration and processing of the present invention will be described in detail. FIG. 1 is a principle configuration diagram showing the basic principle of the present invention.
[0112]
The present invention generally has the following basic features.
[0113]
First, antibody sequence information including complementarity determining region information and / or framework region information is acquired (step S-1).
[0114]
Here, in step S-1, the acquired antibody sequence information may be divided into complementarity determining region information and framework region information. That is, it may be divided into complementarity determining region information and framework region information, and the following processing may be performed separately.
[0115]
Next, the acquired antibody sequence information is divided into antibody fragment sequence information having a predetermined length (step S-2).
[0116]
Here, in step S-2, the predetermined length of the antibody fragment sequence information is, for example, about 9 to 20 sequences.
[0117]
In step S-2, antibody fragment sequence information having a predetermined length may be divided (slide division) while sliding one amino acid residue at a time from the beginning of the antibody sequence information.
[0118]
Here, the concept of slide division will be described with reference to FIG. FIG. 29 is a diagram illustrating an example of the concept of slide division.
[0119]
First, the start position of the slide division is set to the head position of the antibody sequence information, and it is divided from the set position into antibody fragment sequence information having a predetermined length (“9” in FIG. 29). Next, the start position of the next slide division is set to a position slid by one amino acid residue from the head position, and the antibody fragment sequence information having a predetermined length is divided from the set position.
[0120]
In this way, the process of dividing into antibody fragment sequence information of a predetermined length is repeated while sliding the slide splitting start position by one amino acid residue. When the slide split start position is set to the last position of the antibody sequence information, the slide split is ended. This completes the explanation of the concept of slide division.
[0121]
Next, for each divided antibody fragment sequence information, amino acid fragment sequence information relating to other matching biological species is searched (step S-3).
[0122]
Here, the “other biological species” may be, for example, a biological species derived from information different from the antibody sequence information, and is a target for antibody medical treatment using the antibody designed according to the present invention, such as human Or any other species.
[0123]
Next, for each antibody fragment sequence information for which the amino acid fragment sequence information relating to other matching species is not searched, the amino acid fragment sequence information relating to other similar species is searched (step S-4).
[0124]
Here, in step S-3 and step S-4, each divided antibody fragment sequence information is used as a query sequence, for example, “nr (non-redundant) -aa (GenPept, GenPept-upd, SwissProt , SwissProt-upd, PIR, PRF, databases from which duplicates of the same sequence are removed), “Human Ig, TcR”, “GenPept”, “SwissProt”, “PIR”, “PRF”, etc. Thus, the amino acid fragment sequence information regarding other matching species and the amino acid fragment sequence information regarding other similar species may be searched using an existing similar sequence search method such as BLAST or FASTA.
[0125]
Subsequently, the antibody sequence information is mutated by exchanging the searched amino acid fragment sequence information about each similar other species and the search source antibody fragment sequence information (step S-5).
[0126]
Next, an antibody activity maintenance rate indicating whether the activity of the antibody sequence information before the mutation is maintained is determined for the mutated antibody sequence information (step S-6).
[0127]
Here, in step S-6, the determination of the antibody activity maintenance rate is carried out with respect to the amino acid fragment sequence information regarding other mutated similar organism species and the antibody fragment sequence information affected by the mutation with step S-3 and Similarly, a search for amino acid fragment sequence information relating to other matching species may be performed, and the antibody activity maintenance rate may be determined based on the search result.
[0128]
Further, in step S-6, the amount of change between the amino acid fragment sequence information related to other similar species to be replaced in step S-5 and the antibody fragment sequence information of the search source is calculated, and based on the calculated amount of change. The antibody activity maintenance rate may be determined.
[0129]
The amount of change may be, for example, the number of amino acid residue differences between the amino acid fragment sequence information regarding other similar species to be replaced and the antibody fragment sequence information of the search source, the degree of similarity, and the like.
[0130]
Further, in step S-6, the structures of the amino acid fragment sequence information and other antibody fragment sequence information on other similar species to be replaced in step S-5 are compared, and the change in the sequence is the change in the structure. It is also possible to calculate a structure change contribution ratio that indicates how much has been contributed to and to determine the antibody activity maintenance ratio based on the calculated structure change contribution ratio.
[0131]
The structure may be a secondary structure or a tertiary structure.
[0132]
For prediction of the secondary structure, for example, 1. "Chou-Fasman method", 2. 2. “GOR (Garnier-Osguthorpe-Robson) method”; 3. “Nearest Neighbor Method” “Secondary structure prediction method using neural network model (for example,“ Qian N. and Seijnowski T. J., “Predicting the secondary structure of global proteins using neural network. 202. J. M. -884, 1988 ", and websites that perform neural network analysis such as" PHD: http://www.embl-heidelberg.de/predictprotein/predictprotein.html "). “Secondary structure prediction methods based on hidden Markov models (for example,“ Stultz CM, and White JV, and Smith TF, “Structural analysis based on state-space modeling.”, Protein Sc. 2, p. 305-314, 1993 ", etc.)", etc., may be used.
[0133]
For prediction of the tertiary structure, for example, 1. "Homology modeling method", 2. “Threading method”; “3D-1D method”; 4. “Ab initio method”; Existing methods for tertiary structure prediction such as “fragment assembly method (see, for example,“ Proteins: Structure, Function, and Genetics, Supplement, 3, 1999 ”) may be used.
[0134]
In step S-6, index information on the nature of the amino acid changed on each sequence is obtained for amino acid fragment sequence information on other similar species to be replaced in step S-5 and antibody fragment sequence information on the search source. The antibody activity maintenance rate may be determined based on the calculated index information.
[0135]
The index information may be, for example, information on the charge of the amino acid sequence, information on energy (for example, electrostatic energy), information on affinity, and the like.
[0136]
For calculating the index information, for example, the charge of a positively charged charged amino acid (lysine, arginine) is 1, and the charge of a negatively charged charged amino acid (glutamic acid, aspartic acid) is − A method may be used in which the charge of amino acids other than 1 is 0.
[0137]
In addition, for the calculation of the index information, for example, each amino acid residue is calculated by the existing quantum chemical calculation method based on the three-dimensional structure information of the protein registered in the protein structure database or the three-dimensional structure information obtained by the simulation method. A method for determining the electric charge of each of them may be used.
[0138]
The index information is calculated by, for example, an energy calculation method such as molecular mechanics, molecular dynamics, molecular orbital method, density functional method, or fragment MO method (Chemical Physics Letters, Volume 336, Issues 1-2, 9 March). , P.163-170, 2001), a method of calculating electrostatic energy, or a method of calculating affinity.
[0139]
Moreover, you may use combining these each method suitably for calculation of the said parameter | index information.
[0140]
In addition, the antibody activity maintenance rate may be determined using the presence rate of amino acid fragment sequence information regarding other species included in the antibody sequence information after mutation relative to that before mutation.
[0141]
Subsequently, the variation | mutation of antibody sequence information is determined based on the antibody activity maintenance rate about the determined antibody sequence information after each variation | mutation (step S-7).
[0142]
Here, in step S-7, based on the determined antibody activity maintenance rate for the antibody sequence information after each mutation, for example, the variation in the antibody sequence information with the highest antibody activity maintenance rate may be determined.
[0143]
In step S-7, for example, antibody sequence information mutation may be optimized using optimization techniques such as Monte Carlo method, simulated annealing, genetic algorithm, etc. to determine antibody sequence information mutation. .
[0144]
Moreover, in step S-7, when the antibody activity maintenance rate of the antibody sequence information after mutation decreases compared to before mutation, the mutation may be terminated.
[0145]
The antibody sequence information may be antibody sequence information related to a non-human such as a mouse, for example, and the amino acid fragment sequence information related to the other species may be amino acid fragment sequence information related to a human.
[0146]
[System configuration]
Next, the configuration of this system will be described. FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the system to which the present invention is applied, and conceptually shows only the portion related to the present invention in the configuration. This system generally connects the antibody
[0147]
In FIG. 2, a
[0148]
In FIG. 2, an
[0149]
Here, the
[0150]
In FIG. 2, the antibody
[0151]
Various databases and tables (antibody
[0152]
Among these components of the
[0153]
The information stored in the antibody
[0154]
The antibody fragment
[0155]
The information stored in the antibody fragment
[0156]
The similar amino acid fragment sequence information file 106c is similar amino acid fragment sequence information storage means for storing similar amino acid fragment sequence information related to other species searched by the
[0157]
The information stored in the similar amino acid fragment sequence information file 106c corresponds to the above antibody fragment identification information, similar amino acid fragment identification information for uniquely identifying similar amino acid fragment sequence information regarding other species, and other information It is constructed by associating similar amino acid fragment sequence information on biological species with each other.
[0158]
The mutant antibody fragment
[0159]
The information stored in the mutant antibody fragment
[0160]
The antibody activity
[0161]
The information stored in the antibody activity
[0162]
The mutation-determined antibody
[0163]
The information stored in the mutation-determining antibody
[0164]
In addition, the amino acid fragment
[0165]
The amino acid fragment
[0166]
In addition, as other information, the
[0167]
The Web data includes data for displaying various Web pages to be described later, and the data is formed as a text file described in HTML or XML, for example. In addition, a part file, a work file, and other temporary files for creating the Web data are also stored in the
[0168]
In addition, if necessary, audio to be transmitted to the
[0169]
In FIG. 2, the communication
[0170]
In FIG. 2, the input / output
[0171]
In FIG. 2, the
[0172]
Among these, the
[0173]
FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of the
[0174]
In FIG. 3, an
[0175]
Returning again to FIG. 2, the dividing
[0176]
FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of the
[0177]
In FIG. 4, a slide dividing unit 102i is a slide dividing unit that divides antibody fragment sequence information having a predetermined length while sliding one amino acid residue from the beginning of the antibody sequence information.
[0178]
Returning to FIG. 2 again, the
[0179]
The
[0180]
The
[0181]
The antibody activity maintenance
[0182]
FIG. 5 is a block diagram showing an example of the configuration of the antibody activity maintenance
[0183]
In FIG. 5, a change
[0184]
The change amount reference antibody activity maintenance
[0185]
Further, the structure change contribution
[0186]
The structure change contribution rate reference antibody activity maintenance rate determination unit 102n is a structure change contribution rate reference antibody activity maintenance rate determination unit that determines the antibody activity maintenance rate based on the calculated structure change contribution rate.
[0187]
In addition, the index
[0188]
The index information reference antibody activity maintenance
[0189]
Returning to FIG. 2 again, the
[0190]
Details of processing performed by each of these units will be described later.
[0191]
[System processing]
Next, an example of the processing of the system according to the present embodiment configured as described above will be described in detail with reference to FIGS.
[0192]
[Main processing]
First, details of the main process will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart showing an example of main processing of the system according to the present embodiment.
[0193]
First, the antibody
[0194]
Here, the
[0195]
Here, the details of the region dividing process performed in the
[0196]
FIG. 7 is a flowchart showing an example of area division processing of the system according to the present embodiment.
[0197]
First, the acquiring
[0198]
This completes the region division process.
[0199]
Returning to FIG. 6 again, the antibody
[0200]
Here, in Step SA-2, the predetermined length of the antibody fragment sequence information is, for example, about 9 to 20 sequences.
[0201]
Here, the dividing
[0202]
Here, details of the slide division processing performed in the slide division unit 102i will be described with reference to FIG.
[0203]
FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of the slide division processing of the system according to the present embodiment.
[0204]
First, the dividing
[0205]
Next, the dividing
[0206]
Next, the dividing
[0207]
Next, the dividing
[0208]
If it is determined as “not last” in step SC-4, the process returns to step SC-2. If it is determined as “last”, the process ends.
[0209]
This completes the slide division process.
[0210]
Referring back to FIG. 6 again, the antibody
[0211]
Here, the “other biological species” may be, for example, a biological species derived from information different from the antibody sequence information, and is a target for antibody medical treatment using the antibody designed according to the present invention, such as human Or any other species.
[0212]
Next, the antibody
[0213]
Here, in step SA-3 and step SA-4, each divided antibody fragment sequence information is used as a query sequence, for example, “nr-aa”, “Human Ig, TcR”, “GenPept”, From existing amino acid fragment sequence databases such as “SwissProt”, “PIR”, “PRF” and the like, amino acid fragment sequence information regarding other matching species and amino acid fragment sequence information regarding other similar species, for example, BLAST, You may search using the existing similar sequence search methods, such as FASTA.
[0214]
Subsequently, the antibody
[0215]
Next, the antibody
[0216]
Here, in step SA-6, the determination of the maintenance ratio of the antibody activity is carried out with respect to the amino acid fragment sequence information regarding other mutated similar species and the antibody fragment sequence information affected by the mutation. As in the case of No. 3, amino acid fragment sequence information relating to other biological species that match may be searched, and the antibody activity maintenance rate may be calculated based on the search result.
[0217]
In addition, the antibody activity maintenance
[0218]
Details of the change amount reference antibody activity maintenance rate determination process performed in the change
[0219]
FIG. 9 is a flowchart showing an example of the change amount reference antibody activity maintenance rate determination process of the system according to the present embodiment.
[0220]
First, the antibody activity maintenance
[0221]
Here, the amount of change may be, for example, the number of amino acid residue differences between the amino acid fragment sequence information related to other similar species to be replaced and the antibody fragment sequence information of the search source, the degree of similarity, and the like.
[0222]
Next, the antibody activity maintenance
[0223]
Thus, the variation reference antibody activity maintenance rate determination process is completed.
[0224]
In step SA-6 of FIG. 6, the antibody activity maintenance
[0225]
Here, the structure change contribution rate reference antibody activity maintenance rate determination process performed in the structure change contribution
[0226]
FIG. 10 is a flowchart showing an example of the structure change contribution rate reference antibody activity maintenance rate determination process of the system according to the present embodiment.
[0227]
First, the antibody activity maintenance
[0228]
Here, the structure may be either a secondary structure or a tertiary structure.
[0229]
For prediction of the secondary structure, for example, 1. "Chou-Fasman method", 2. 2. “GOR (Garnier-Osguthorpe-Robson) method”; 3. “Nearest Neighbor Method” “Secondary structure prediction method using neural network model (for example,“ Qian N. and Seijnowski T. J., “Predicting the secondary structure of global proteins using neural network. 202. J. M. -884, 1988 ", and websites that perform neural network analysis such as" PHD: http://www.embl-heidelberg.de/predictprotein/predictprotein.html "). “Secondary structure prediction methods based on hidden Markov models (for example,“ Stultz CM, and White JV, and Smith TF, “Structural analysis based on state-space modeling.”, Protein Sc. 2, p. 305-314, 1993 ", etc.)", etc., may be used.
[0230]
For prediction of the tertiary structure, for example, 1. "Homology modeling method", 2. “Threading method”; “3D-1D method”; 4. “Ab initio method”; An existing method for tertiary structure prediction such as “fragment assembly method (see, for example,“ Proteins: StructureFunction, and Genetics, Supplement, 3, 1999 ”) may be used.
[0231]
Next, the antibody activity maintenance
[0232]
This completes the structure change contribution rate reference antibody activity maintenance rate determination process.
[0233]
Further, in step SA-6 of FIG. 6, the antibody activity maintenance
[0234]
Here, the index information reference antibody activity maintenance rate determination process performed in the index
[0235]
FIG. 11 is a flowchart showing an example of the index information reference antibody activity maintenance rate determination process of the system according to the present embodiment.
[0236]
First, the antibody activity maintenance
[0237]
Here, the index information may be, for example, information about the charge of the amino acid sequence, information about energy (for example, electrostatic energy), information about affinity, and the like.
[0238]
For calculating the index information, for example, the charge of a positively charged charged amino acid (lysine, arginine) is 1, and the charge of a negatively charged charged amino acid (glutamic acid, aspartic acid) is − A method may be used in which the charge of amino acids other than 1 is 0.
[0239]
In addition, for the calculation of the index information, for example, each amino acid residue is calculated by the existing quantum chemical calculation method based on the three-dimensional structure information of the protein registered in the protein structure database or the three-dimensional structure information obtained by the simulation method. A method for determining the electric charge of each of them may be used.
[0240]
The index information is calculated by, for example, an energy calculation method such as molecular mechanics, molecular dynamics, molecular orbital method, density functional method, or fragment MO method (Chemical Physics Letters, Volume 336, Issues 1-2, 9 March). , P.163-170, 2001), a method of calculating electrostatic energy, or a method of calculating affinity.
[0241]
Moreover, you may use combining these each method suitably for calculation of the said parameter | index information.
[0242]
Next, the antibody activity maintenance
[0243]
This completes the index information reference antibody activity maintenance rate determination process.
[0244]
Returning to FIG. 6 again, the antibody
[0245]
Here, in Step SA-7, based on the determined antibody activity maintenance rate for the antibody sequence information after each mutation, for example, a variation in antibody sequence information having the highest antibody activity maintenance rate may be determined.
[0246]
Further, in step SA-7, for example, antibody sequence information mutation may be optimized using optimization techniques such as Monte Carlo method, simulated annealing, genetic algorithm, etc. to determine the antibody sequence information mutation. .
[0247]
Moreover, in step SA-7, when the antibody activity maintenance rate of the antibody sequence information after the mutation is decreased with respect to that before the mutation, the mutation may be terminated.
[0248]
Here, the antibody sequence information described above is antibody sequence information related to a non-human such as a mouse, for example, and the amino acid fragment sequence information related to the other biological species may be amino acid fragment sequence information related to a human.
[0249]
This completes the main process.
[0250]
[Calculation example]
Next, an example of a calculation method for determining antibody mutation according to the present invention will be described.
Here, in the calculation method for determining the mutation of the antibody according to the present invention, the antibody activity maintenance rate is obtained using the abundance of amino acid fragment sequence information on other species included in the antibody sequence information after the mutation with respect to the mutation. Will be described as an example.
[0251]
Here, the abundance ratio is defined as shown in
[0252]
[Expression 1]
Here, ΔE is the abundance rate, i is the number of the antibody fragment sequence information (i is an integer in the range of 1 to n−f + 1 (n is the length of the antibody sequence information, f is the length of the antibody fragment sequence information) And δexist (j) is the abundance of amino acid fragment sequence information on other species that matches the j-th antibody fragment sequence information after mutation relative to the pre-mutation, and sim (s ′ , S) is an antibody activity maintaining function (in this embodiment, “1” is set) of the antibody fragment sequence information “s” before mutation and the amino acid fragment sequence information “s ′” after mutation, and exist (s ', J) and exist (s, j) match the abundance of amino acid fragment sequence information on other species that matches the j-th antibody fragment sequence information after mutation and the j-th antibody fragment sequence information before mutation Amino acid fragment sequence information on other living species Is the existence rate.
[0253]
Exist (s ′, j) and exist (s, j) are, for example, when amino acid fragment sequence information relating to other species that matches the antibody fragment sequence information “s ′” (“s”) exists. “1” may be given, and “0” may be given when it does not exist.
[0254]
That is, ΔE is obtained by mutating the antibody fragment sequence information “s” before mutation to amino acid fragment sequence information related to another species, and the amino acid fragment sequence information related to the mutated other species and the variation. This means a change in the abundance of amino acid fragment sequence information relating to other biological species that matches the antibody fragment sequence information “s ′” affected by the above.
[0255]
Specifically, when ΔE is negative, the amino acid fragment sequence information related to other species contained in the antibody sequence information after mutation has decreased compared to before mutation, that is, after mutation compared to before mutation. Antibody sequence information means that antigenicity against other species has increased.
[0256]
On the other hand, when ΔE is positive, the amino acid fragment sequence information on other species included in the antibody sequence information after mutation has increased compared to before mutation, that is, the antibody sequence after mutation compared to before mutation. Information means that antigenicity against other species is reduced.
[0257]
The above-described antibody activity maintenance function sim (s ′, s) is set to “1” in the present embodiment, for example. However, other constant values may be used, and the following antibody activity maintenance function is determined. You may define based on the method.
[0258]
Here, three examples of the method of determining the antibody activity maintenance function sim (s ′, s) will be described.
[0259]
(1) First, the antibody activity maintenance function may be determined based on the number of amino acid residue differences between s ′ and s.
[0260]
Specifically, for example, s ′ (with amino acid fragment sequence information regarding other matching species) is “ACDEFGHHI”, and s (without amino acid fragment sequence information regarding other matching species) is “YCDEFGHHIK”. In some cases, “S” (s ′, s) = 1 ”because“ A ”and“ Y ”differ by one in the two fragment sequences.
[0261]
(2) In addition, if the mutation is predicted to be different in the amino acid difference between s ′ and s (previously obtained as information using a fragment structure prediction method or the like), sim (s ′, The value of s) may be small, otherwise it may be large.
[0262]
Specifically, for example, s ′ (with amino acid fragment sequence information regarding other matching species) is “ACDEFGHIK”, and s (without amino acid fragment sequence information regarding other matching species) is “GCDEFGHHIK”. In some cases, one of “A” and “G” is different, but the structural change contribution rate from “A” to “G”, which is information acquired in advance, is “diff (A, G ) = 0.5 ”, sim (s ′, s) is, for example, the inverse of diff“ 1 / 0.5 ”, that is,“ sim (s ′, s) = 1 / 0.5 ”.
[0263]
Specifically, for example, s ′ (with amino acid fragment sequence information regarding other matching species) is “ACDEFGHIK”, and s (without amino acid fragment sequence information regarding other matching species) is “ACDEFWHIK”. ”, One of“ G ”and“ W ”is different, but the structural change contribution rate from“ G ”to“ W ”, which is information acquired in advance, is“ diff (G , W) = 3.0 ”,“ sim (s ′, s) = 1 / 3.0 ”.
[0264]
(3) Furthermore, if the amino acid difference between s ′ and s is a mutation that is predicted to contribute greatly to affinity (previously obtained as information), the value of sim (s ′, s) is set to a large value. Otherwise, it can be small.
[0265]
This completes the description of the calculation method for determining antibody mutations.
[0266]
[Example]
Next, the method of the present invention is applied to humanization of mouse antibody sequences, and it is verified by using the following examples whether the method of the present invention may lead to a correct result.
[0267]
First, in this example, the calculation / display of the humanized state was performed according to the following procedure (hereinafter referred to as the humanized state calculating / displaying procedure).
[0268]
1. The antibody sequence
[0269]
2. The antibody sequence
[0270]
3. The antibody sequence
[0271]
4). As a result of the process of the
[0272]
5. The antibody sequence
[Expression 2]
Here, E (i) is a human fragment at an amino acid residue related to residue number i (i is an integer taking a value of 1 to n (n is the length of mouse antibody sequence information)). This is the abundance of sequence information, f is the length of the predetermined mouse antibody fragment sequence information (in this example, “9”), and exist (s, j) is the jth amino acid residue. This is the presence rate of human fragment sequence information that matches the mouse antibody fragment sequence information that has a group at the head (in this example, “1” is given if it exists, and “0” is given if it does not exist).
[0273]
That is, E (i) means the abundance of human fragment sequence information that matches each mouse antibody fragment sequence information (the number matches f) containing the i-th amino acid residue. The possible values are 0 to f (in this embodiment, “9”).
[0274]
6). The antibody sequence
[0275]
This concludes the description of the humanized state calculation / display procedure. The graph described below is displayed according to the humanized state calculation / display procedure.
[0276]
[Example 1: Humanized state of mouse monoclonal antibody (hereinafter referred to as “CRA4”) derived from mouse hybridoma cell “CRA4” used in the prior art and humanized]
Next, the humanized state of the humanized FcR mouse antibody “CRA4” used in JP-A-7-165799 and JP-A-9-191886 (hereinafter referred to as conventional technology) and humanized, This will be described with reference to FIGS. Note that the database in the match search is “nr.Human”.
[0277]
FIG. 12 is a diagram showing an example of the humanized state of the L chain of “CRA4” used in the prior art in this example. Moreover, FIG. 13 is a figure which shows an example of the humanized state of the heavy chain of "CRA4" used by the prior art in a present Example. Moreover, FIG. 14 is a figure which shows an example of the humanization state of the L chain of "CRA4" humanized by the prior art in a present Example. Furthermore, FIG. 15 is a figure which shows an example of the humanization state of the heavy chain of "CRA4" humanized by the prior art in a present Example.
[0278]
Here, the items displayed in the graph will be described by taking FIG. 12 as an example. The same applies to the graphs shown below.
[0279]
First, in FIG. 12, the horizontal axis represents the residue number, and the vertical axis represents the presence rate of the human fragment for each amino acid residue. Moreover, the part shown in black is a part showing that the matching human fragment sequence information exists, and the part shown in gray is a part showing that there was not. In addition, the horizontal bar shown at the top of the graph indicates the CDR range.
[0280]
As shown in FIGS. 12 and 13, CRA4 before humanization has a small area indicated by black, that is, a state in which the presence rate of human fragments is small.
[0281]
Also, as shown in FIGS. 12 to 15, when looking at the shape of the graph, there is a clear difference in characteristics between the mouse antibody and the humanized antibody. For example, in a well-humanized antibody, except for the CDR portion, the abundance of human fragments for each amino acid residue is kept at the maximum value (= fragment sequence length “9”). The humanized antibody is characterized in that the portion related to the CDR draws a “V-shape” from the center of the CDR.
[0282]
This is the end of the description of the first embodiment.
[0283]
[Example 2: Humanized state of antibody humanized in the present invention (part 1)]
Next, the humanized state of the antibody humanized in the present invention will be described with reference to FIGS.
[0284]
(2-1. Humanized state of CRA4 (part 1))
First, the humanized state of CRA4 used in the prior art will be described with reference to FIGS. In the humanization of CRA4 by the method of the present invention, the
[0285]
FIG. 16 is a diagram showing an example of the humanized state of the L chain of “CRA4” humanized by the method of the present invention in this example. Moreover, FIG. 17 is a figure which shows an example of the humanization state of the heavy chain of "CRA4" humanized by the method of this invention in a present Example. Furthermore, FIG. 18 is a figure which shows an example of the amino acid sequence of "CRA4" humanized by the method of this invention in a present Example.
[0286]
Here, the amino acid sequences shown in the upper part of FIG. 18 are CRA4 ("mouse" shown in FIG. 18) used in the prior art in the L chain and the H chain and CRA4 humanized by the method of the present invention (in FIG. 18). Amino acid sequence of “humanized (new)”).
[0287]
In addition, the amino acid sequences shown in the lower part of FIG. 18 are CRA4 humanized by the prior art in the L chain and the H chain (“humanized (con)” shown in FIG. 18) and humanized CRA4 by the method of the present invention. Amino acid sequence ("humanized (new)" shown in FIG. 18).
[0288]
In FIG. 18, “*” attached to the “dif” line is a symbol indicating that the amino acid is a different amino acid residue, and “L” attached to the “cdr” line. "To" J "are symbols indicating amino acid residues contained in the CDR site.
[0289]
As shown in FIGS. 16 to 18, it is understood that the L chain is almost humanized except for the CDR site, but in the H chain, one CDR site is further humanized. This result is the same as the result of “CRA4” humanized by the prior art shown in FIGS. 14 and 15.
[0290]
In the abundance ratios shown in FIGS. 16 and 17, and in FIG. 14 and FIG. 15, the overall abundance ratio values are not so different, but the differences are large when the respective antibody sequences are compared (see FIG. 18). Recognize.
[0291]
In the H chain of CRA4 humanized by the prior art, the difference in amino acid residues was large, and there were as many as 18 mutation differences. There were also differences in the absolute number of mutations, and the number of mutations in CRA4 humanized by the prior art was 19 for the L chain and 22 for the H chain (see FIG. 18).
[0292]
On the other hand, the number of mutations of CRA4 humanized by the method of the present invention was 13 for the L chain and 13 for the H chain, almost halved. In view of the fact that the possibility of a decrease in antibody activity generally increases when a large number of mutations are introduced, the method of the present invention is likely to avoid a decrease in antibody activity.
[0293]
(2-2. Humanized state of CRA4 (part 2))
Next, the humanized state of CRA4 used in the prior art will be described with reference to FIGS. In the humanization of CRA4 by the method of the present invention, the
[0294]
FIG. 19 is a view showing another example of the humanized state of the L chain of “CRA4” humanized by the method of the present invention in this example. Moreover, FIG. 20 is a figure which shows another example of the humanization state of the heavy chain of "CRA4" humanized by the method of this invention in a present Example. Furthermore, FIG. 21 is a figure which shows another example of the amino acid sequence of "CRA4" humanized by the method of this invention in a present Example.
[0295]
As shown in FIGS. 19 to 21, as in the results of FIGS. 16 to 18, it is understood that the L chain is almost humanized except for the CDR site, and that one CDR site is humanized in the H chain. it can.
[0296]
In addition, in the abundance ratios shown in FIGS. 19 and 20, FIG. 14 and FIG. 15, the value of the overall abundance ratio does not change so much, but the difference is large when the respective sequences are compared (see FIG. 21). Recognize.
[0297]
And in the H chain of CRA4 humanized by the prior art, the difference in amino acid residues was large, and there were as many as 19 mutation differences. In addition, there was a difference in the absolute number of mutations, and the number of mutations of CRA4 humanized by the prior art was 19 for the L chain and 22 for the H chain.
[0298]
On the other hand, the number of mutations of CRA4 humanized by the method of the present invention was 13 for the L chain and 13 for the H chain, almost halved. In view of the fact that the possibility of a decrease in antibody activity generally increases when a large number of mutations are introduced, the method of the present invention is likely to avoid a decrease in antibody activity.
[0299]
This is the end of the description of the second embodiment.
[0300]
[Consideration for Example 1 and Example 2]
In mouse antibodies (see FIGS. 12 and 13), the presence of human fragments is small. If this protein is randomly fragmented in humans, it is very unlikely that the fragment is derived from humans (ie, it can be said to be antigenic).
[0301]
On the other hand, in humanized antibodies (known humanized antibodies (see FIGS. 14 and 15), Example 1 (see FIGS. 16 and 17), and Example 2 (see FIGS. 19 and 20)), the presence of human fragments is generally Except for CDR (and its vicinity), all human fragments involving a certain amino acid residue are in a state where no non-human-derived fragment exists. Under this condition, it can be said that almost all human-derived fragments can be obtained by random fragmentation at sites other than the CDR (and its vicinity) (that is, the antigenicity is low).
[0302]
The problem of achieving both reduction of antigenicity and maintenance of activity due to mutation is a major problem when preparing humanized antibodies. In general, there is a trade-off between antigenicity reduction and activity maintenance. That is, the antigenicity is lowered by the mutation to humanization, but when the mutation increases, the probability of decreasing the activity is expected to increase. Thus, for example, the number of mutations from mouse to humanized antibody can be considered as an example of an indicator of decreased activity. Here, it is considered that the number of mutations increases = the possibility of a decrease in activity increases.
[0303]
Let us compare the humanization method according to the present invention (FIGS. 16, 17, 19, 20) with the existing method (FIGS. 14, 15). Although the humanization graph shows little difference, it can be seen that the humanized sequences are different (see FIGS. 18 and 19).
[0304]
Looking at the difference in sequence variation, it can be seen that the humanization method of the present invention has fewer mutations than the conventional method. The situation of humanization is the same but the number of mutations is small, which means that the antigenicity is low but the activity is likely to be maintained. In other words, as far as this index is concerned, it can be seen that both antigenicity and activity maintenance are improved (particularly in terms of activity maintenance) as compared with the conventional method.
[0305]
In the present invention, in order to further consider the maintenance of antibody activity due to mutation, for example, if there is a human fragment sequence that maintains antibody activity, the human fragment sequence is mutated, or the human fragment sequence that affects antibody activity includes Introduces a mechanism to prevent mutations.
[0306]
Specifically, in the present invention, for example, a sequence distance that correlates with maintenance of antibody activity, that is, an inter-sequence distance (for example, sequence similarity) from the viewpoint of maintaining antibody activity is defined. be able to.
[0307]
Further, in the present invention, the similarity of the antibody activity maintenance function may be defined using a matrix such as PAM30 used in BLAST and the like, and the matrix is further redefined for activity maintenance. Also good.
[0308]
Specifically, in the present invention, the above-described antibody activity maintenance function “sim (s ′, s)” or the like may be determined.
[0309]
In the present invention, for example, by using index information related to amino acid characteristics such as charge information, energy and affinity, correlation information between fragment sequences and structure information, detailed structure information such as structure modeling, and the like, more antibody activity It is also possible to determine an antibody activity maintenance function that can maintain the above.
[0310]
Next, let us consider the antigenicity of CDR. It can be seen that the CDRs of the known humanized antibodies, humanized antibodies in Examples 1 and 2 (and the vicinity thereof) are V-shaped (FIGS. 14, 15, 16, 17, 19, 20). ). This indicates that the fragment data near the CDR does not exist on “nr.Human”.
[0311]
With respect to the absence of CDRs on `` nr.Human '' even in known humanized antibodies, 1. CDRs tend to be exempt from antigenicity, so humanization for this part need not be considered, 2. A CDR is a sequence obtained by a gene whose germline sequence has been rearranged, and therefore may not be present in a normal nr database. Therefore, regarding the antigenicity of CDR, there are two interpretations that “human CDR fragment data” dedicated to CDR may be used instead of “nr.Human”.
[0312]
Although the conventional method is considered to take the position of 1. Basically, the framework of the present invention is different from the conventional method in which CDR is not mutated, and by using “human CDR fragment data”, the CDR site is also human. It is possible to In other words, in our method, it is possible to mutate the CDR.
[0313]
The handling of CDR varies depending on whether you think from the viewpoint of 1 or 2 above, but the direction in which humanization should be promoted depends on how deeply this site is involved in antigenicity. Depends on whether
[0314]
If the CDR site is not very involved in antigenicity, in the present invention, for example, humanization does not require much consideration of CDR (
[0315]
On the other hand, if CDR is deeply involved in antigenicity, in the present invention, for example, a CDR fragment database such as the above-mentioned “human CDR fragment data” may be first prepared. By referring to this database, antigenicity can be eliminated more effectively.
[0316]
Regarding the maintenance of antibody activity, CDR is often a site that directly binds to an antigen, and mutations at this site can directly cause inactivation, and thus humanization of the CDR site requires careful handling. Therefore, in the present invention, in addition to the above-described antibody activity maintenance function, an antibody activity maintenance function that is more sensitive to activity may be introduced, and for example, a three-dimensional modeling method or the like may be introduced explicitly.
[0317]
[Example 3: Humanized state of antibody humanized in the present invention (part 2)]
Next, the humanized state of the anti-tissue factor antibody humanized by the method of the present invention will be described with reference to FIGS. The example antibody sequence is the sequence of PDB code “1ahw” for mouse antibodies, and the sequence of “1jps” for known humanized antibodies.
[0318]
FIG. 22 is a diagram showing an example of the humanized state of the L chain of the mouse antibody “1ahw” used in this Example. FIG. 23 is a diagram showing an example of the humanized state of the heavy chain of the mouse antibody “1ahw” used in this example.
[0319]
FIG. 24 is a diagram showing an example of the humanized state of the L chain of the known humanized mouse antibody “1 jps” used in this example. FIG. 25 is a diagram showing an example of the humanized state of the H chain of the known humanized antibody “1 jps” used in this example.
[0320]
FIG. 26 is a diagram showing an example of the humanized state of the L chain of the humanized antibody “humanized (new) 1ahw” prepared by the method of the present invention in this example. FIG. 27 is a diagram showing an example of the humanized state of the H chain of the humanized antibody “humanized (new) 1ahw” prepared by the method of the present invention in this example.
[0321]
Further, FIG. 28 is a diagram showing an example of the amino acid sequence of the humanized antibody “humanized (new) 1ahw” prepared by the method of the present invention in this example.
[0322]
As far as FIG. 22 to FIG. 25 are viewed, it seems that the known humanized antibody “1jps” is also effectively humanized. However, when FIG. 24 to FIG. 27 are viewed, the human prepared by the method of the present invention is used. It can be understood that the humanized antibody “humanized (new) 1ahw” (see FIGS. 26 and 27) is further humanized in the fragment sequence near the CDR. From this, it can be understood that the method of the present invention makes it possible to produce a humanized antibody that maintains high antibody activity and effectively eliminates antigenicity.
[0323]
This is the end of the description of the third embodiment.
[0324]
[Other embodiments]
Although the embodiments of the present invention have been described so far, the present invention can be applied to various different embodiments in addition to the above-described embodiments within the scope of the technical idea described in the claims. May be implemented.
[0325]
For example, the case where the antibody
[0326]
In addition, among the processes described in the embodiment, all or part of the processes described as being automatically performed can be performed manually, or all of the processes described as being performed manually are all performed. Alternatively, a part can be automatically performed by a known method.
[0327]
In addition, the processing procedures, control procedures, specific names, information including parameters such as various registration data and search conditions, screen examples, and database configurations shown in the above documents and drawings, unless otherwise specified. It can be changed arbitrarily.
[0328]
In addition, regarding the antibody
For example, the processing functions provided in each part or each device of the antibody
[0329]
That is, in the
[0330]
The program according to the present invention can also be stored in a computer-readable recording medium. Here, the “recording medium” is an arbitrary “portable physical medium” such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, an EPROM, an EEPROM, a CD-ROM, an MO, and a DVD, and is incorporated in various computer systems. Program in a short time, such as a communication line or carrier wave when transmitting a program via any “fixed physical medium” such as ROM, RAM, HD, or a network such as LAN, WAN, or the Internet The “communication medium” that holds
[0331]
The “program” is a data processing method described in an arbitrary language or description method, and may be in any format such as source code or binary code. The “program” is not necessarily limited to a single configuration, but is distributed in the form of a plurality of modules and libraries, or in cooperation with a separate program represented by an OS (Operating System). Including those that achieve the function. Note that a well-known configuration and procedure can be used for a specific configuration for reading a recording medium, a reading procedure, an installation procedure after reading, and the like in each device described in the embodiment.
[0332]
Various databases and the like (antibody
[0333]
The antibody
[0334]
Furthermore, the specific form of dispersion / integration of the antibody
[0335]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, antibody sequence information including complementarity determining region information and / or framework region information is acquired, and the acquired antibody sequence information is an antibody of a predetermined length. Divided into fragment sequence information, for each divided antibody fragment sequence information, search for amino acid fragment sequence information for other matching species, for each antibody fragment sequence information for which the matching amino acid fragment sequence information was not searched, Search for similar amino acid fragment sequence information, mutate the antibody sequence information by replacing each searched similar amino acid fragment sequence information with the antibody fragment sequence information of the search source, and for the mutated antibody sequence information, Since the antibody activity maintenance rate indicating whether the activity of the antibody sequence information is maintained is determined, and the mutation of the antibody sequence information is determined based on the determined antibody activity maintenance rate. A lot of amino acid fragment sequence information relating to other species, that is, antibody sequence information that is low in antigenicity in other species can be created efficiently, and according to the present invention, the antibody activity maintenance rate is based on Since the mutation of the antibody sequence information is determined, the part that affects the antibody activity is not mutated, that is, the antibody sequence creation device, the antibody sequence creation method, which can efficiently create antibody sequence information with high antibody activity, A program and a recording medium can be provided.
[0336]
Also, according to the present invention, antibody fragment sequence information is mutated to amino acid fragment sequence information on other species based on the mechanism of immune reaction that antigenicity is recognized by TCR in units of protein fragment sequences. Therefore, it is possible to provide an antibody sequence creation device, an antibody sequence creation method, a program, and a recording medium that can efficiently create antibody sequence information reflecting biological facts.
[0337]
In addition, according to the present invention, antibody sequence information is divided into complementarity determining region information and framework region information. For example, antibody fragment sequence information spanning complementarity determining region information and framework region information is mutated. Antibody sequence creation device that can create antibody sequence information without considering the target, can create antibody sequence information with high accuracy, and can effectively reduce the amount of calculation A method, a program, and a recording medium can be provided.
[0338]
Further, according to the present invention, for example, when antibody fragment sequence information related to complementarity determining region information is unlikely to have antigenicity, the target of mutation is limited to framework region information only. Therefore, the complementarity-determining region information is the same as the original sequence, but only the framework region information is mutated to the amino acid fragment sequence information on other species, and the antibody sequence information has low antigenicity and high antibody activity. An antibody sequence creation device, an antibody sequence creation method, a program, and a recording medium can be provided. On the other hand, if there is a possibility that antibody fragment sequence information related to complementarity determining region information has antigenicity, both framework region information and complementarity determining region information can be considered as the target of mutation. . At this time, a database relating to complementarity determining region information can be prepared separately from that relating to framework region information.
[0339]
Further, according to the present invention, since the antibody sequence information is divided into antibody fragment sequence information of a predetermined length while sliding one amino acid residue from the beginning of the antibody sequence information, the protein phagocytosed by the macrophage as a foreign substance can be located at any position. Antibody fragment sequence information that may be split based on the mechanism of the immune reaction that is displayed in the TCR after being decomposed and fragmented by An antibody sequence creation device, an antibody sequence creation method, a program, and a recording medium that can efficiently create information can be provided.
[0340]
Further, since the predetermined length of the antibody fragment sequence information is 9 to 20, the protein phagocytosed by the macrophage as a foreign substance is decomposed and fragmented into a fragment sequence of about 9 to 20 residues at an arbitrary position. After that, since the antibody fragment sequence information is created based on the mechanism of the immune reaction that is presented in the TCR, the antibody sequence creation device and the antibody that can efficiently create the antibody sequence information that reflects the biological facts An array creation method, a program, and a recording medium can be provided.
[0341]
Further, according to the present invention, the amount of change between the similar amino acid fragment sequence information to be replaced and the antibody fragment sequence information of the search source is calculated, and the antibody activity maintenance rate is determined based on the calculated amount of change. In view of the decrease in antibody activity due to residue changes, part of the original antibody sequence can be mutated to amino acid fragment sequence information for other similar species, thus reducing antigenicity in other species. It is possible to provide an antibody sequence creation device, an antibody sequence creation method, a program, and a recording medium that can efficiently create antibody sequence information that is reduced and maintains antibody activity high.
[0342]
That is, according to the present invention, the antibody activity is lost when the amount of amino acid residue change is increased, and the antibody activity is maintained when the amount of amino acid residue change is decreased. A part of the sequence can be mutated to amino acid fragment sequence information on other species of similar species, so that antibody sequence information that reduces antigenicity and maintains high antibody activity in other species can be efficiently used. An antibody sequence creation device, an antibody sequence creation method, a program, and a recording medium that can be well created can be provided.
[0343]
Further, according to the present invention, similar amino acid fragment sequence information to be replaced and antibody fragment sequence information to be searched are compared with each other, and the contribution of the structural change indicating how much the change in the sequence contributed to the structural change. Since the antibody activity maintenance rate is determined based on the calculated rate of change in structure and the calculated rate of change in structure, a part of the original antibody sequence is considered in consideration of the decrease in the antibody activity of the antibody due to the change in the structure of the antibody. It is possible to mutate to amino acid fragment sequence information on other similar species, and therefore efficiently create antibody sequence information that reduces antigenicity and maintains high antibody activity in other species. An antibody sequence creation device, an antibody sequence creation method, a program, and a recording medium can be provided.
[0344]
That is, according to the present invention, the antibody activity is lost when the structural change of the antibody is increased, and the antibody activity is maintained when the structural change of the antibody is reduced. Can be mutated into amino acid fragment sequence information on other similar species, so that antibody sequence information with reduced antigenicity and high antibody activity in other species can be efficiently created. An antibody sequence creation device, an antibody sequence creation method, a program, and a recording medium can be provided.
[0345]
Further, according to the present invention, for similar amino acid fragment sequence information to be replaced and antibody fragment sequence information of the search source, index information regarding the property of the amino acid changed on each sequence is calculated, and based on the calculated index information Since the antibody activity maintenance rate is determined, similar amino acid fragment sequence information and search source antibody fragment sequence information, for example, index information such as charge difference, energy difference and affinity difference on each sequence In view of the decrease in antibody activity due to the change, a part of the original antibody sequence can be mutated to amino acid fragment sequence information on other similar species, thus reducing antigenicity in other species, And an antibody sequence creation device, an antibody sequence creation method capable of efficiently creating antibody sequence information maintaining high antibody activity, Programs, and it can provide a recording medium.
[0346]
That is, according to the present invention, for similar amino acid fragment sequence information and search source antibody fragment sequence information, for example, if the difference in charge, energy, affinity, etc. on each sequence increases, antibody activity On the other hand, considering that the antibody activity is maintained if, for example, the difference in charge, energy or affinity is reduced on each sequence, a part of the original antibody sequence is similar. Can be mutated to amino acid fragment sequence information relating to other species, so that antibody sequence information that reduces antigenicity and maintains high antibody activity in other species can be efficiently created. An antibody sequence creation device, an antibody sequence creation method, a program, and a recording medium can be provided.
[0347]
In addition, according to the present invention, when the antibody activity maintenance rate of the antibody sequence information after mutation is decreased compared to that before the mutation, the mutation is terminated, so that a mutation that reduces the antibody activity of the antibody sequence information before the mutation is performed. This provides an antibody sequence creation device, an antibody sequence creation method, a program, and a recording medium that can effectively create antibody sequence information that maintains antigenicity and has high antibody activity. can do.
[0348]
Further, according to the present invention, the antibody sequence information is antibody sequence information related to non-humans, and the amino acid fragment sequence information related to other biological species is amino acid fragment sequence information related to humans. And / or obtaining non-human antibody sequence information including framework region information, dividing the obtained non-human antibody sequence information into non-human antibody fragment sequence information of a predetermined length, and dividing the non-human antibody Search for matching human amino acid fragment sequence information for each fragment sequence information, search for similar human amino acid fragment sequence information for each non-human antibody fragment sequence information for which no matching human amino acid fragment sequence information was searched, and search Each similar human amino acid fragment sequence information was replaced with the non-human antibody fragment sequence information of the search source, and the non-human antibody sequence information was mutated. For human antibody sequence information, determine the antibody activity maintenance rate indicating whether the activity of the non-human antibody sequence information before mutation is maintained, and humanize the non-human antibody sequence information based on the determined antibody activity maintenance rate Since the humanized antibody sequence information mutation is determined, humanization is performed by including many human-derived amino acid fragment sequences with respect to non-human antibodies derived from mice and the like, and the antigenicity to humans is lowered, An antibody sequence creation device, an antibody sequence creation method, a program, and a recording medium that can efficiently create humanized antibody sequence information with few side effects can be provided.
[0349]
In addition, according to the present invention, humanized antibody sequence information can be efficiently generated so as not to mutate a portion that affects the activity of a non-human antibody, that is, to maintain a high antibody activity of the non-human antibody. Thus, an antibody sequence creation device, an antibody sequence creation method, a program, and a recording medium that can efficiently create an effective humanized antibody can be provided.
[0350]
Furthermore, according to the present invention, the prepared humanized antibody sequence information can be widely used in many industrial fields, in particular, in the fields of medicine, medicine, etc., an antibody sequence creation device, an antibody sequence creation method, a program, and A recording medium can be provided.
[0351]
[Sequence Listing]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a principle configuration diagram showing a basic principle of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the system to which the present invention is applied.
FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of an
FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of a
FIG. 5 is a block diagram showing an example of the configuration of an antibody activity maintenance
FIG. 6 is a flowchart showing an example of main processing of the system in the present embodiment.
FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of area division processing of the system according to the present exemplary embodiment.
FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of a slide division process of the system according to the present embodiment.
FIG. 9 is a flowchart showing an example of a change amount reference antibody activity maintenance rate determination process of the system according to the present embodiment.
FIG. 10 is a flowchart showing an example of structure change contribution rate reference antibody activity maintenance rate determination processing of the system in the present embodiment.
FIG. 11 is a flowchart showing an example of index information reference antibody activity maintenance rate determination processing of the system in the present embodiment.
FIG. 12 is a diagram showing an example of the humanized state of the L chain of “CRA4” used in the prior art in this example.
FIG. 13 is a diagram showing an example of a humanized state of the “CRA4” H chain used in the prior art in this example.
FIG. 14 is a diagram showing an example of the humanized state of the L chain of “CRA4” humanized by the prior art in this example.
FIG. 15 is a diagram showing an example of a humanized state of the heavy chain of “CRA4” humanized by the prior art in this example.
FIG. 16 is a diagram showing an example of the humanized state of the L chain of “CRA4” humanized by the method of the present invention in this example.
FIG. 17 is a diagram showing an example of a humanized state of the heavy chain of “CRA4” humanized by the method of the present invention in this example.
FIG. 18 shows an example of the amino acid sequence of “CRA4” humanized by the method of the present invention in this example.
FIG. 19 is a diagram showing another example of the humanized state of the L chain of “CRA4” humanized by the method of the present invention in this example.
FIG. 20 is a view showing another example of the humanized state of the heavy chain of “CRA4” humanized by the method of the present invention in this example.
FIG. 21 is a view showing another example of the amino acid sequence of “CRA4” humanized by the method of the present invention in this example.
FIG. 22 is a diagram showing an example of the humanized state of the L chain of the mouse antibody “TF (PDB code 1ahw)” used in this Example.
FIG. 23 is a diagram showing an example of a humanized state of the H chain of the mouse antibody “TF (PDB code 1ahw)” used in this Example.
FIG. 24 is a diagram showing an example of the humanized state of the L chain of the humanized mouse antibody “TF (
FIG. 41 is a diagram showing an example of a humanized state of the H chain of the humanized mouse antibody “TF (
FIG. 26 is a diagram showing an example of the humanized state of the L chain of the mouse antibody “TF (PDB code 1ahw)” humanized by the method of the present invention in this Example.
FIG. 27 is a diagram showing an example of the humanized state of the H chain of the mouse antibody “TF (PDB code 1ahw)” humanized by the method of the present invention in this example.
FIG. 28 is a view showing an example of an amino acid sequence of a mouse antibody “TF (PDB code 1ahw)” humanized by the method of the present invention in this example.
FIG. 29 is a diagram illustrating an example of a concept of slide division.
[Explanation of symbols]
100 Antibody sequence generator
102 Control unit
102a acquisition unit
102b Dividing part
102c Match search part
102d Similarity search part
102e mutation
102f Antibody activity maintenance rate determination unit
102g mutation determination part
102h Area division unit
102i Slide division part
102j Change amount calculation unit
102k change amount reference antibody activity maintenance rate determination unit
102m Structural change contribution rate calculator
102n Structural change contribution rate reference antibody activity maintenance rate determination unit
102p index information calculation unit
102r Index information reference antibody activity maintenance rate determination unit
104 Communication control interface unit
106 Storage unit
106a Antibody sequence information file
106b Antibody fragment sequence information file
106c Similar amino acid fragment sequence information file
106d Mutant antibody fragment sequence information file
106e antibody activity maintenance rate file
106f Mutation determination antibody sequence information file
106g Amino acid fragment sequence information database
108 Input / output control interface
112 Input device
114 output device
200 External system
300 network
Claims (28)
上記取得手段により取得された上記抗体配列情報を予め定められた長さの抗体断片配列情報に分割する分割手段と、
上記分割手段により分割された上記抗体断片配列情報ごとに、一致する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報を検索する一致検索手段と、
上記一致検索手段により上記一致する上記アミノ酸断片配列情報が検索されなかった上記抗体断片配列情報ごとに、類似する上記アミノ酸断片配列情報を検索する類似検索手段と、
上記類似検索手段により検索された各上記類似する上記アミノ酸断片配列情報と検索元の上記抗体断片配列情報とを入れ替えて上記抗体配列情報を変異する変異手段と、
上記変異手段により変異された上記抗体配列情報について、変異前の上記抗体配列情報の活性を維持しているかを示す抗体活性維持率を決定する抗体活性維持率決定手段と、
上記抗体活性維持率決定手段により決定された上記抗体活性維持率に基づいて、上記抗体配列情報の変異を決定する変異決定手段と、
を備えたことを特徴とする抗体配列作成装置。Obtaining means for obtaining antibody sequence information including complementarity determining region information and / or framework region information;
Dividing means for dividing the antibody sequence information acquired by the acquisition means into antibody fragment sequence information of a predetermined length;
For each of the antibody fragment sequence information divided by the dividing means, a match search means for searching for amino acid fragment sequence information regarding other matching species,
Similar search means for searching for similar amino acid fragment sequence information for each antibody fragment sequence information for which the matching amino acid fragment sequence information was not searched by the match search means;
Mutating means for mutating the antibody sequence information by replacing each similar amino acid fragment sequence information searched by the similarity search means and the antibody fragment sequence information of the search source,
About the antibody sequence information mutated by the mutation means, antibody activity maintenance rate determination means for determining an antibody activity maintenance rate indicating whether the activity of the antibody sequence information before mutation is maintained;
Based on the antibody activity maintenance rate determined by the antibody activity maintenance rate determination means, a mutation determination means for determining a mutation in the antibody sequence information;
An antibody sequence creation device comprising:
上記抗体配列情報を、上記相補性決定領域情報と上記フレームワーク領域情報とに分割する領域分割手段、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の抗体配列作成装置。The acquisition means is
Region dividing means for dividing the antibody sequence information into the complementarity determining region information and the framework region information;
The antibody sequence creation device according to claim 1, further comprising:
上記抗体配列情報の先頭から1アミノ酸残基ずつスライドしながら上記予め定められた長さの上記抗体断片配列情報に分割するスライド分割手段、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の抗体配列作成装置。The dividing means is
A slide splitting means for splitting the antibody fragment sequence information of the predetermined length while sliding by one amino acid residue from the beginning of the antibody sequence information;
The antibody sequence creation device according to claim 1, further comprising:
9〜20であること、
を特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載の抗体配列作成装置。The predetermined length of the antibody fragment sequence information is:
9-20,
The antibody sequence creation device according to any one of claims 1 to 3.
上記変異手段にて入れ替える上記類似する上記アミノ酸断片配列情報と上記検索元の上記抗体断片配列情報との変化量を算出する変化量算出手段と、
上記変化量算出手段により算出された上記変化量に基づいて、上記抗体活性維持率を決定する変化量基準抗体活性維持率決定手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1から4のいずれか一つに記載の抗体配列作成装置。The antibody activity maintenance rate determining means is:
Change amount calculating means for calculating a change amount between the similar amino acid fragment sequence information to be replaced by the mutation means and the antibody fragment sequence information of the search source;
Based on the change amount calculated by the change amount calculation means, a change amount reference antibody activity maintenance rate determination means for determining the antibody activity maintenance rate;
The antibody sequence creation device according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
上記変異手段にて入れ替える上記類似する上記アミノ酸断片配列情報および上記検索元の上記抗体断片配列情報について、それぞれの構造を比較し、配列の変化が構造の変化にどれだけ寄与したかを示す構造変化寄与率を算出する構造変化寄与率算出手段と、
上記構造変化寄与率算出手段により算出された上記構造変化寄与率に基づいて、上記抗体活性維持率を決定する構造変化寄与率基準抗体活性維持率決定手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1から5のいずれか一つに記載の抗体配列作成装置。The antibody activity maintenance rate determining means is:
Structural changes indicating how much the change in the sequence contributed to the change in the structure by comparing the structures of the similar amino acid fragment sequence information to be replaced by the mutation means and the antibody fragment sequence information from the search source. A structural change contribution rate calculating means for calculating a contribution rate;
Based on the structure change contribution rate calculated by the structure change contribution rate calculation means, the structure change contribution rate reference antibody activity maintenance rate determination means for determining the antibody activity maintenance rate;
The antibody sequence creation device according to claim 1, further comprising:
上記変異手段にて入れ替える上記類似する上記アミノ酸断片配列情報および上記検索元の上記抗体断片配列情報について、それぞれの配列上で変化したアミノ酸の性質に関する指標情報を算出する指標情報算出手段と、
上記指標情報算出手段により算出された上記指標情報に基づいて、上記抗体活性維持率を決定する指標情報基準抗体活性維持率決定手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1から6のいずれか一つに記載の抗体配列作成装置。The antibody activity maintenance rate determining means is:
Index information calculating means for calculating index information related to the properties of amino acids changed on each sequence for the similar amino acid fragment sequence information to be replaced by the mutation means and the antibody fragment sequence information of the search source,
Based on the index information calculated by the index information calculation means, index information reference antibody activity maintenance rate determination means for determining the antibody activity maintenance rate,
The antibody sequence production device according to any one of claims 1 to 6, further comprising:
変異前に対して変異後の上記抗体配列情報の上記抗体活性維持率が減少した場合、変異を終了すること、
を特徴とする請求項1から7のいずれか一つに記載の抗体配列作成装置。The mutation determining means includes
If the antibody activity maintenance rate of the antibody sequence information after mutation has decreased relative to that before mutation, terminating the mutation,
The antibody sequence creation device according to any one of claims 1 to 7, wherein:
を特徴とする請求項1から8のいずれか一つに記載の抗体配列作成装置。The antibody sequence information is the antibody sequence information related to a non-human, and the amino acid fragment sequence information related to the other species is the amino acid fragment sequence information related to a human,
The antibody sequence creation device according to any one of claims 1 to 8, wherein:
上記取得ステップにより取得された上記抗体配列情報を予め定められた長さの抗体断片配列情報に分割する分割ステップと、
上記分割ステップにより分割された上記抗体断片配列情報ごとに、一致する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報を検索する一致検索ステップと、
上記一致検索ステップにより上記一致する上記アミノ酸断片配列情報が検索されなかった上記抗体断片配列情報ごとに、類似する上記アミノ酸断片配列情報を検索する類似検索ステップと、
上記類似検索ステップにより検索された各上記類似する上記アミノ酸断片配列情報と検索元の上記抗体断片配列情報とを入れ替えて上記抗体配列情報を変異する変異ステップと、
上記変異ステップにより変異された上記抗体配列情報について、変異前の上記抗体配列情報の活性を維持しているかを示す抗体活性維持率を決定する抗体活性維持率決定ステップと、
上記抗体活性維持率決定ステップにより決定された上記抗体活性維持率に基づいて、上記抗体配列情報の変異を決定する変異決定ステップと、
を含むことを特徴とする抗体配列作成方法。Obtaining antibody sequence information including complementarity determining region information and / or framework region information;
A dividing step of dividing the antibody sequence information acquired by the acquiring step into antibody fragment sequence information of a predetermined length;
For each of the antibody fragment sequence information divided by the division step, a match search step for searching amino acid fragment sequence information regarding other matching species,
For each antibody fragment sequence information for which the matching amino acid fragment sequence information was not searched by the match search step, a similar search step for searching for similar amino acid fragment sequence information;
A mutation step of mutating the antibody sequence information by replacing each of the similar amino acid fragment sequence information searched by the similarity search step with the antibody fragment sequence information of the search source,
For the antibody sequence information mutated by the mutation step, an antibody activity maintenance rate determination step for determining an antibody activity maintenance rate indicating whether the activity of the antibody sequence information before the mutation is maintained;
Based on the antibody activity maintenance rate determined by the antibody activity maintenance rate determination step, a mutation determination step for determining a mutation in the antibody sequence information,
A method for producing an antibody sequence comprising the steps of:
上記抗体配列情報を、上記相補性決定領域情報と上記フレームワーク領域情報とに分割する領域分割ステップ、
をさらに含むことを特徴とする請求項10に記載の抗体配列作成方法。The acquisition step is
A region dividing step for dividing the antibody sequence information into the complementarity determining region information and the framework region information;
The antibody sequence production method according to claim 10, further comprising:
上記抗体配列情報の先頭から1アミノ酸残基ずつスライドしながら上記予め定められた長さの上記抗体断片配列情報に分割するスライド分割ステップ、
をさらに含むことを特徴とする請求項10または11に記載の抗体配列作成方法。The above dividing step is
A slide splitting step for splitting the antibody fragment sequence information of the predetermined length while sliding by one amino acid residue from the beginning of the antibody sequence information;
The method for producing an antibody sequence according to claim 10 or 11, further comprising:
9〜20であること、
を特徴とする請求項10から12のいずれか一つに記載の抗体配列作成方法。The predetermined length of the antibody fragment sequence information is:
9-20,
The method for producing an antibody sequence according to any one of claims 10 to 12, wherein:
上記変異ステップにて入れ替える上記類似する上記アミノ酸断片配列情報と上記検索元の上記抗体断片配列情報との変化量を算出する変化量算出ステップと、
上記変化量算出ステップにより算出された上記変化量に基づいて、上記抗体活性維持率を決定する変化量基準抗体活性維持率決定ステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項10から13のいずれか一つに記載の抗体配列作成方法。The antibody activity maintenance rate determination step includes:
A change amount calculating step for calculating a change amount between the similar amino acid fragment sequence information to be replaced in the mutation step and the antibody fragment sequence information of the search source;
Based on the change amount calculated by the change amount calculation step, a change amount reference antibody activity maintenance rate determination step for determining the antibody activity maintenance rate;
The method for producing an antibody sequence according to any one of claims 10 to 13, further comprising:
上記変異ステップにて入れ替える上記類似する上記アミノ酸断片配列情報および上記検索元の上記抗体断片配列情報について、それぞれの構造を比較し、配列の変化が構造の変化にどれだけ寄与したかを示す構造変化寄与率を算出する構造変化寄与率算出ステップと、
上記構造変化寄与率算出ステップにより算出された上記構造変化寄与率に基づいて、上記抗体活性維持率を決定する構造変化寄与率基準抗体活性維持率決定ステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項10から14のいずれか一つに記載の抗体配列作成方法。The antibody activity maintenance rate determination step includes:
Structural changes that indicate how much the change in the sequence contributed to the change in the structure by comparing the structures of the similar amino acid fragment sequence information and the antibody fragment sequence information from which the search was performed in the mutation step. A structural change contribution rate calculating step for calculating a contribution rate;
Based on the structure change contribution rate calculated by the structure change contribution rate calculation step, a structure change contribution rate reference antibody activity maintenance rate determination step for determining the antibody activity maintenance rate;
The method for producing an antibody sequence according to any one of claims 10 to 14, further comprising:
上記変異ステップにて入れ替える上記類似する上記アミノ酸断片配列情報および上記検索元の上記抗体断片配列情報について、それぞれの配列上で変化したアミノ酸の性質に関する指標情報を算出する指標情報算出ステップと、
上記指標情報算出ステップにより算出された上記指標情報に基づいて、上記抗体活性維持率を決定する指標情報基準抗体活性維持率決定ステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項10から15のいずれか一つに記載の抗体配列作成方法。The antibody activity maintenance rate determination step includes:
An index information calculating step for calculating index information relating to the properties of amino acids changed on each sequence for the similar amino acid fragment sequence information to be replaced in the mutation step and the antibody fragment sequence information of the search source;
Based on the index information calculated by the index information calculation step, an index information reference antibody activity maintenance rate determination step for determining the antibody activity maintenance rate,
The method for producing an antibody sequence according to any one of claims 10 to 15, further comprising:
変異前に対して変異後の上記抗体配列情報の上記抗体活性維持率が減少した場合、変異を終了すること、
を特徴とする請求項10から16のいずれか一つに記載の抗体配列作成方法。The mutation determination step includes
If the antibody activity maintenance rate of the antibody sequence information after mutation has decreased relative to that before mutation, terminating the mutation,
The method for producing an antibody sequence according to any one of claims 10 to 16, wherein:
を特徴とする請求項10から17のいずれか一つに記載の抗体配列作成方法。The antibody sequence information is the antibody sequence information related to a non-human, and the amino acid fragment sequence information related to the other species is the amino acid fragment sequence information related to a human,
The method for producing an antibody sequence according to any one of claims 10 to 17, wherein:
上記取得ステップにより取得された上記抗体配列情報を予め定められた長さの抗体断片配列情報に分割する分割ステップと、
上記分割ステップにより分割された上記抗体断片配列情報ごとに、一致する他の生物種に関するアミノ酸断片配列情報を検索する一致検索ステップと、
上記一致検索ステップにより上記一致する上記アミノ酸断片配列情報が検索されなかった上記抗体断片配列情報ごとに、類似する上記アミノ酸断片配列情報を検索する類似検索ステップと、
上記類似検索ステップにより検索された各上記類似する上記アミノ酸断片配列情報と検索元の上記抗体断片配列情報とを入れ替えて上記抗体配列情報を変異する変異ステップと、
上記変異ステップにより変異された上記抗体配列情報について、変異前の上記抗体配列情報の活性を維持しているかを示す抗体活性維持率を決定する抗体活性維持率決定ステップと、
上記抗体活性維持率決定ステップにより決定された上記抗体活性維持率に基づいて、上記抗体配列情報の変異を決定する変異決定ステップと、
を含む抗体配列作成方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。Obtaining antibody sequence information including complementarity determining region information and / or framework region information;
A dividing step of dividing the antibody sequence information acquired by the acquiring step into antibody fragment sequence information of a predetermined length;
For each of the antibody fragment sequence information divided by the division step, a match search step for searching amino acid fragment sequence information regarding other matching species,
For each antibody fragment sequence information for which the matching amino acid fragment sequence information was not searched by the match search step, a similar search step for searching for similar amino acid fragment sequence information;
A mutation step of mutating the antibody sequence information by replacing each of the similar amino acid fragment sequence information searched by the similarity search step with the antibody fragment sequence information of the search source,
For the antibody sequence information mutated by the mutation step, an antibody activity maintenance rate determination step for determining an antibody activity maintenance rate indicating whether the activity of the antibody sequence information before the mutation is maintained;
Based on the antibody activity maintenance rate determined by the antibody activity maintenance rate determination step, a mutation determination step for determining a mutation in the antibody sequence information,
A program for causing a computer to execute a method for producing an antibody sequence comprising
上記抗体配列情報を、上記相補性決定領域情報と上記フレームワーク領域情報とに分割する領域分割ステップ、
をさらに含むことを特徴とする請求項19に記載のプログラム。The acquisition step is
A region dividing step for dividing the antibody sequence information into the complementarity determining region information and the framework region information;
The program according to claim 19, further comprising:
上記抗体配列情報の先頭から1アミノ酸残基ずつスライドしながら上記予め定められた長さの上記抗体断片配列情報に分割するスライド分割ステップ、
をさらに含むことを特徴とする請求項19または20に記載のプログラム。The above dividing step is
A slide splitting step for splitting the antibody fragment sequence information of the predetermined length while sliding by one amino acid residue from the beginning of the antibody sequence information;
The program according to claim 19 or 20, further comprising:
9〜20であること、
を特徴とする請求項19から21のいずれか一つに記載のプログラム。The predetermined length of the antibody fragment sequence information is:
9-20,
The program according to any one of claims 19 to 21, characterized in that:
上記変異ステップにて入れ替える上記類似する上記アミノ酸断片配列情報と上記検索元の上記抗体断片配列情報との変化量を算出する変化量算出ステップと、
上記変化量算出ステップにより算出された上記変化量に基づいて、上記抗体活性維持率を決定する変化量基準抗体活性維持率決定ステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項19から22のいずれか一つに記載のプログラム。The antibody activity maintenance rate determination step includes:
A change amount calculating step for calculating a change amount between the similar amino acid fragment sequence information to be replaced in the mutation step and the antibody fragment sequence information of the search source;
Based on the change amount calculated by the change amount calculation step, a change amount reference antibody activity maintenance rate determination step for determining the antibody activity maintenance rate;
The program according to claim 19, further comprising:
上記変異ステップにて入れ替える上記類似する上記アミノ酸断片配列情報および上記検索元の上記抗体断片配列情報について、それぞれの構造を比較し、配列の変化が構造の変化にどれだけ寄与したかを示す構造変化寄与率を算出する構造変化寄与率算出ステップと、
上記構造変化寄与率算出ステップにより算出された上記構造変化寄与率に基づいて、上記抗体活性維持率を決定する構造変化寄与率基準抗体活性維持率決定ステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項19から23のいずれか一つに記載のプログラム。The antibody activity maintenance rate determination step includes:
Structural changes that indicate how much the change in the sequence contributed to the change in the structure by comparing the structures of the similar amino acid fragment sequence information and the antibody fragment sequence information from which the search was performed in the mutation step. A structural change contribution rate calculating step for calculating a contribution rate;
Based on the structure change contribution rate calculated by the structure change contribution rate calculation step, a structure change contribution rate reference antibody activity maintenance rate determination step for determining the antibody activity maintenance rate;
The program according to claim 19, further comprising:
上記変異ステップにて入れ替える上記類似する上記アミノ酸断片配列情報および上記検索元の上記抗体断片配列情報について、それぞれの配列上で変化したアミノ酸の性質に関する指標情報を算出する指標情報算出ステップと、
上記指標情報算出ステップにより算出された上記指標情報に基づいて、上記抗体活性維持率を決定する指標情報基準抗体活性維持率決定ステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項19から24のいずれか一つに記載のプログラム。The antibody activity maintenance rate determination step includes:
An index information calculating step for calculating index information relating to the properties of amino acids changed on each sequence for the similar amino acid fragment sequence information to be replaced in the mutation step and the antibody fragment sequence information of the search source;
Based on the index information calculated by the index information calculation step, an index information reference antibody activity maintenance rate determination step for determining the antibody activity maintenance rate,
The program according to claim 19, further comprising:
変異前に対して変異後の上記抗体配列情報の上記抗体活性維持率が減少した場合、変異を終了すること、
を特徴とする請求項19から25のいずれか一つに記載のプログラム。The mutation determination step includes
If the antibody activity maintenance rate of the antibody sequence information after mutation has decreased relative to that before mutation, terminating the mutation,
The program according to any one of claims 19 to 25.
を特徴とする請求項19から26のいずれか一つに記載のプログラム。The antibody sequence information is the antibody sequence information related to a non-human, and the amino acid fragment sequence information related to the other species is the amino acid fragment sequence information related to a human,
The program according to any one of claims 19 to 26, wherein:
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