植物の in vitro および in vivo 研究

Scientific Reports volume 13、記事番号: 14146 (2023) この記事を引用

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免疫チェックポイント阻害剤は、いくつかのがんの効果的な治療に使用されているよく知られたクラスの免疫療法薬です。 アテゾリズマブ (テセントリク) は、免疫チェックポイント PD-L1 を標的とする最初の抗体であり、現在最も一般的に使用されている抗がん療法の 1 つです。 しかし、この抗PD-L1抗体は哺乳動物の細胞で産生され、製造コストが高いため、がん患者の抗体治療へのアクセスが制限されています。 植物発現システムは、複雑な糖タンパク質を合成でき、迅速に拡張可能で、比較的コスト効率が高いため、利用できるもう 1 つのプラットフォームです。 ここで、アテゾリズマブはベンタミアナタバコで一時的に産生され、浸潤後 4 ～ 6 日以内に高い発現レベルを示しました。 アフィニティークロマトグラフィーによる精製後、精製された植物産生アテゾリズマブをテセントリクと比較したところ、グリコシル化が存在しないことが示されました。 さらに、植物で生産されたアテゾリズマブは、ELISA において Tecentriq と同等の親和性で PD-L1 に結合できました。 マウスにおける植物産生アテゾリズマブの腫瘍増殖阻害活性は、テセントリクの腫瘍増殖阻害活性と同様であることも判明した。 これらの発見は、この植物が免疫療法用抗体の効率的な生産プラットフォームとして機能する能力を裏付けており、この植物が既存の抗がん製品のコストを軽減するために使用できる可能性があることを示唆しています。

がんは、腫瘍細胞が制御不能に増殖し、体の他の部分に広がることで発生する病気です。 それ以来、それは人間の主要な死因の 1 つとなり、発展途上国で最も大きな影響を及ぼしています 1,2。 がんは、手術、化学療法、放射線療法、免疫療法など、さまざまな方法で治療されます3。 免疫療法は、免疫系ががんと闘うのを助けます。 免疫チェックポイント阻害剤 (ICI)、養子細胞移植療法、およびがんワクチンは、がんの治療に使用される主な免疫療法の 1 つです4。

ICI は、PD-1、PD-L1、CTLA-45、6、7 などの抑制性免疫チェックポイントを標的としてブロックするモノクローナル抗体 (mAb) です。 たとえば、PD-1 が T 細胞に結合し、PD-L1 が癌細胞に結合すると、T 細胞による癌細胞の死滅が阻害されます。 PD-1/PD-L1 の結合が ICI でブロックされると、T 細胞は体自身の免疫細胞を利用して腫瘍細胞を攻撃し、がん細胞を殺すことができます4。 ICI は、単独で、または他のがん治療オプションと組み合わせて、いくつかのがんの適応症における標準治療として大きな成功を収めています8、9、10、11。 現在までに、FDA は 7 つの商用 ICI を承認しています12。 しかし、これらのがん治療の費用が高騰しているため、患者が治療を受けられるのは限られています13,14。

人間が使用するための組換えタンパク質は、製造コストが高いため、法外に高価です。 他の生産プラットフォームと比較すると、植物プラットフォームには、一過性発現の場合のより速い生産 15、拡張性 16、哺乳動物細胞よりも低い上流生産コスト 17,18、ヒト病原体汚染のリスクの低さ 19 など、多くの利点があります。 植物は、mAbs20 のような複雑なタンパク質に必要な翻訳後修飾も行うことができます。 以前の研究では、エボラ出血熱 21、狂犬病 22、および腫瘍学用途 23、24、25 に対する組換え mAbs の生産における植物プラットフォームの機能が実証されました。

この研究では、植物プラットフォームを使用して抗 PD-L1 mAb を生成し、その活性を測定しました。 精製された植物産生アテゾリズマブは、SDS-PAGE およびウェスタンブロットを使用して特性評価され、その活性が市販の抗 PD-L1 mAb (Tecentriq) と比較されました。 結果は、植物で生産されたアテゾリズマブのサイズがテセントリクよりわずかに大きいことを示しました。 機能分析の観点からは、植物産生アテゾリズマブは、in vitro での huPD-L1 への結合と、in vivo でのマウスの腫瘍重量および腫瘍体積の減少において同様の結果を示しました。 私たちのデータは、植物システムが他の十分に確立されたプラットフォームと同様の機能を持つ生物学的に活性なタンパク質を生産できることを確認しています。 さらに重要なことは、このプラットフォームには医薬品製造の上流プロセスにおける関連コストを削減できる可能性があり、それによって患者の生物学的治療へのアクセスが増加するということです。