DARPin

DARPin
ダルピン(頭字語のための設計されたアンキリンリピートタンパク質は)されている遺伝子操作 抗体模倣 タンパク質、典型的には高度に特異的かつ高親和性示す標的タンパク質の結合を。それらは、自然界で最も一般的なクラスの結合タンパク質の1つである天然のアンキリンリピートタンパク質に由来し、細胞のシグナル伝達、調節、細胞の構造的完全性などの多様な機能を担っています。DARPinsは、少なくとも3つの繰り返しモチーフで構成されていますまたはモジュール。これらのモジュールのうち、最もN末端および最もC末端のモジュールは、タンパク質の疎水性コアをシールドするため、「キャップ」と呼ばれます。内部モジュールの数は番号(例:N1C、N2C、N3C、…)で示され、キャップはそれぞれ「N」または「C」で示されます。4-(N2C)または5-(N3C)リピートDARPinsの分子量はたとえば14または18 kDa(キロダルトン)で、生物学的製剤ではかなり小さい(IgGのサイズの約10%)。
DARPinは、強力で特異的で用途の広い小タンパク質治療薬の新しいクラスを構成し、さまざまな研究、診断、および治療アプリケーションの調査ツールとして使用されます。 臨床および前臨床開発においていくつかのDARPin分子を保有する臨床段階のバイオ医薬品企業であるMolecularPartners AGは、現在、治療用DARPinの独自の開発を進めています(前方統合)。Athebio AGは、パートナーモデルアプローチのためにDARPinスキャフォールドをさらに改善することに基づいています。
さらに、DARPinsは、Gタンパク質共役型受容体(GPCR)を含む、可溶性タンパク質および膜タンパク質の結晶化シャペロンとして、結合パートナーとして、または標的タンパク質への強固な融合として使用できます。
内容
1 起源、構造および世代
2 DARPinsの特性と潜在的な利点
3 臨床開発と応用
4 参考文献
起源、構造および世代
  5つのアンキリンリピートモチーフを持つDARPin( PDB:2QYJ)
DARPinをプラットフォームは、発見されたとの研究室で開発されたアンドレアスPlückthunでチューリッヒ大学、スイスのエンジニアリングおよび組換え抗体のライブラリーを勉強しながら。 DARPinは、自然界に存在するアンキリンタンパク質に由来します。これは、自然界で高親和性のタンパク質間相互作用を媒介するタンパク質クラスです。
DARPinライブラリーは、構造ベースの設計と組換えDNA法を組み合わせた、数千の天然アンキリンリピートモチーフ(それぞれ約33アミノ酸)の配列アラインメントによって設計されました。これらのタンパク質は、大きな潜在的な標的相互作用表面を持つ安定したタンパク質ドメインを形成する反復構造単位で構成されています。通常、DARPinは4つまたは5つのリピートを含み、そのうちの最初(Nキャッピングリピート)と最後(Cキャッピングリピート)は、疎水性タンパク質コアを水性環境から保護する働きをします。DARPinsは、天然のアンキリンリピートタンパク質ドメインの平均サイズに対応します。リピートが3つ未満のタンパク質(つまり、キャッピングリピートと1つの内部リピート)は、十分に安定した三次構造を形成しません。 DARPinの分子量は、次のチャートに示すように、繰り返しの総数に依存します。
繰り返します 34 5 6 7 ..。
おおよその質量(kDa) 10 14 18 22 26 ..。
10 12以上のバリアントの多様性を持つ、ランダム化された潜在的なターゲット相互作用残基を持つDARPinのライブラリは、DNAレベルで生成されています。これらのライブラリーから、生化学者はDARPinを選択して、ピコモルの親和性で選択したターゲットに結合できます。特異性は、共翻訳分泌を可能にするシグナル配列を使用したリボソームディスプレイまたはファージディスプレイを使用して選択できます。 DARPinは、受容体アゴニスト、アンタゴニスト、インバースアゴニスト、酵素阻害剤、または単純な標的タンパク質結合剤として作用するように設計することができます。
DARPinsの特性と潜在的な利点
DARPinは、大腸菌の細胞質に高レベル(発酵で10 g / l以上、振とうフラスコで1 g / l)で可溶性の形で発現します。タンパク質は高い熱的および熱力学的安定性を示し(変性中間点:通常は平衡展開:ΔG> 9.5  kcal / mol)、繰り返し数の増加とともに増加します。 DARPinはヒト血清中で安定しており、T細胞エピトープを含まないように操作することができます。
高い特異性、安定性、効力、親和性、およびそれらの柔軟なアーキテクチャにより、DARPinは剛体結合モードを備えています。 遺伝子融合によって作られた多重特異性または多価構築物は、融合されたDARPinが単一ドメインDARPinと同様の結合特性を持っていることを示唆しています。足場にシステインがないため、部位特異的なシステインの操作が可能になり、化学物質の分子への部位特異的カップリングが可能になります。非天然アミノ酸も同じ目的で導入できます。
潜在的に、DARPinsは、通常は単一の疾患経路を標的とし、したがって有効性を損なう可能性がある従来の治療アプローチの制限を克服することにより、臨床的利益を提供することができます。多くの場合、病気の複雑さは、複数の経路の調節不全に起因します。DARPinテクノロジーを活用して、結合ドメインが接続されている(つまり、リンカーによって)数千の異なる「マルチDARPin」を迅速に生成し、それによっていくつかの疾患経路のターゲティングを可能にします。DARPinおよびマルチDARPinは、毒素などの非DARPin要素に融合して、標的治療薬を生成することもでき、それらの製造は、DARPinの凝集に対する耐性によって促進されます。マルチDARPinのフォーマットの多様性と堅牢性により、特定の疾患経路で潜在的な活性を持つDARPinを効率的に特定するための経験的アプローチ(結果ベースのスクリーニングなど)が容易になります。
DARPinsの潜在的な利点は、主にその構造的および生物物理学的特性によるものです。それらの小さいサイズ(14-18 kDa)は、組織浸透の増加を可能にすると考えられており、それらの高い効力( 100 g / Lで溶解し、その高い安定性と溶解性は薬物化合物にとって望ましい特性と考えられています。DARPinは、迅速かつコスト効率よく生産できます(つまり、E。coliから)。それらの薬物動態(PK)特性は、ポリエチレングリコール(PEG)などの半減期延長分子、またはヒト血清アルブミンに結合するDARPinへの融合によって調整できます。それらの好ましい生物物理学的特性のために、 DARPinは、標準的なプロセスを使用して高度に開発可能であると考えられており、堅牢なクラス動作を示す可能性が
臨床開発と応用
DARPinsは、研究ツール、診断薬、および治療薬として使用されてきました。 クリニックで最初のDARPin候補であるMP0112は、血管内皮増殖因子(VEGF)阻害剤であり、加齢性黄斑変性症(加齢性黄斑変性症(ウェットAMD)の治療のための臨床試験に参加しました。2010年初頭の新生血管加齢性黄斑変性症および糖尿病性黄斑浮腫としても知られています。
現在、MP0112は3つの異なる臨床試験で調査されています。最初の2つの試験は、日本人患者と外国人患者の比較可能性を確立するための、湿性AMD患者を対象としたアビシパーの安全性と有効性の研究です。 3番目の研究は、DME患者におけるアビシパーの安全性と有効性をテストすることです。
2014年7月、Molecular Partnersは、癌患者を対象に、DARPinの2番目の候補であるMP0250の安全性、忍容性、血中濃度を調査するためのヒト初の試験を開始しました。
分子パートナーAGを含む種々の疾患領域における潜在的適応症と前臨床開発中のいくつかの追加のダルピン有する眼科学、腫瘍学、免疫腫瘍学および免疫学を。
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