本文へジャンプ

バイオ医薬品創製を志向した新バイオ技術の開発

芳坂研究室 HOHSAKA Laboratory
講師:渡邉 貴嘉(Watanabe Takayoshi)

E-mail:
[研究分野]
化学生物学、バイオテクノロジー、生物有機化学
[キーワード]
人工タンパク質、バイオ医薬品、抗体、非天然アミノ酸、ケージド化合物、核酸、生体分子

研究を始めるのに必要な知識・能力

化学と生物に興味があり、実験が好きな方が望ましいです。研究を進めるうえで遺伝子工学・タンパク質科学・有機合成化学と幅広い知識と技術が必要になりますが、これらは研究を進める過程で身につけてもらうことができます。

この研究で身につく能力

本研究室では、遺伝子工学・タンパク質科学・有機合成化学・細胞培養などの幅広い知識と技術を用いて研究を進めますので、これらの専門的な知識と技術を修得することができ、さらに多角的に物事に取り組む力を身につけることができます。また、研究活動を通じて論理的な研究構成能力や問題解決能力を身につけられるように指導していきます。

【就職先企業・職種】化学・生物関連企業など

研究内容

 タンパク質に蛍光基や光応答性分子などの機能性分子を付加することで、タンパク質に人工機能を付与することが可能となっています。これまで私たちは、タンパク質の人工機能化の技術として、非天然アミノ酸のタンパク質への部位特異的導入技術およびタンパク質の部位特異的修飾技術の開発を独自に進めてきました。そして現在は、これまでの研究成果や発見を活かすことで、バイオ医薬品の創製を目指した新規手法の開発に取り組んでいます。具体的には以下のような研究テーマを進めています。

1.部位特異的に薬剤を結合させた抗体薬物複合体の開発

 抗体に抗がん剤などの薬剤を結合させた「抗体薬物複合体」は、抗体の高い抗原特異性を利用して標的細胞に薬剤を効率よく送達することが可能となっています。しかし、これまでの抗体薬物複合体の合成方法は抗体のリシン側鎖やシステイン側鎖にランダムに薬剤を修飾することが一般的であり、抗体の活性が低下することが懸念されていました。そこで、私たちが独自に開発を進めてきたタンパク質の部位特異的化学修飾法を抗体薬物複合体の合成に応用することを進めています(図1)。さらに、有機合成を使用して薬剤に光応答性の機能を付与することで、光照射によって標的細胞のみで薬剤が放出される抗体薬物複合体の開発も行っています。そして、これらの手法が抗体薬物複合体の創製技術として実用化されることを目指して研究に取り組んでいます。


図1.部位特異的に薬剤を結合させた抗体薬物複合体の合成

2. タンパク質発現を促進させる新技術の開発

 糖尿病治療薬のインスリンや肝炎治療薬であるインターフェロンのようなタンパク質性のバイオ医薬品は、遺伝子工学的手法を応用し微生物や動物培養細胞で合成するのが一般的です。しかし、タンパク質の種類によっては生細胞内における合成量が低く、タンパク質の発現効率を高められる一般的かつ幅広く適用可能な手法が必要とされています。そこで私たちは、メッセンジャーRNA(mRNA)の高次構造がタンパク質の発現効率に関与している点に着目し、mRNAの高次構造を制御することでタンパク質の合成量を向上させることを目指して研究を進めています。

3.非天然アミノ酸を導入したバイオ医薬品の分子進化的創製

 私たちはこれまでに、無細胞翻訳系を封入したリポソームを利用して、アミノアシルtRNA合成酵素変異体の分子進化が可能な技術を開発しました(研究業績2)。そこでこの技術を発展させて、リポソーム内において非天然アミノ酸を導入したバイオ医薬品を分子進化により取得することで、活性を向上させた新たなバイオ医薬品の創製を目指して研究を行っています。

主な研究業績

  1. K.P. Huynh Nhat, T. Watanabe, et al., Antibody-based fluorescent and fluorescent ratiometric indicator for detection of phosphotyrosine. J. Biosci. Bioeng., 122, 146-154 (2016).
  2. A. Uyeda, T. Watanabe,et al., Liposome-based in vitro evolution of aminoacyl-tRNA synthetase for enhanced pyrrolysine derivative incorporation, ChemBioChem 16, 1797-1802 (2015).
  3. 渡邉貴嘉、非天然アミノ酸導入技術を利用したタンパク質の部位特異的PEG化法の開発、日本化学会 生体機能関連化学部会ニュースレター、Vol.28, 11-14 (2013).

使用装置

高速液体クロマトグラフィー
質量分析装置
蛍光スキャナー
細胞培養装置

研究室の指導方針

本研究室では、化学と生物の知識と技術を融合させることで独創的なバイオ医薬品の創製技術の開発を目指しています。そのために研究室配属後は、各自の研究テーマを進めるために必要な幅広い知識と実験技術を丁寧に指導することで基礎固めをしっかり行い、その過程で異なる分野を融合させて研究を進める意義を理解してもらえるような指導を心掛けています。基礎を固めたあとは指示を徐々に減らしていくことで学生自らが物事を考え、そして試行錯誤しながら主体的に物事に取り組む力を身につけられるような指導を行います。さらに、研究室内におけるディスカッションや研究成果の学会等での発表機会を積極的に設けることで、社会に出ても通用するコミュニケーション能力を身につけた学生の育成を目指しています。

[研究室HP] URL:http://www.jaist.ac.jp/ms/labs/hohsaka/

ページの先頭へもどる