Twist のハイスループット DNA合成プラットフォームを用いて、多様性の高い合成抗体ライブラリが複数構築され、抗体探索の強力なツールとして活用されています。これらの高多様性ライブラリの活用により、当社ではさまざまなターゲットに対する高親和性抗体候補の同定を可能としてきました。ここでは、６種類のサイトカインまたは免疫調節タンパク質をターゲットとした抗体探索プロセスをご紹介します。このプロセスには、合成抗体ライブラリの構築、ビオチン化タンパク質ターゲットに対するファージディスプレイによるライブラリのパニング、ELISA 結合アッセイと NGS を用いた濃縮の追跡を通したリード候補のスクリーニングが含まれます。ハイスループットなアプローチにより、候補抗体は全長 IgG または VHH-Fc に再フォーマットされ、得られたモノクローナル抗体は SPR およびセルベースアッセイにより検証されます。６つのターゲットに対して、ピコモルからナノモルの範囲で結合する高親和性候補が多数同定され、この探索プロセスの有効性が実証されました。

抗体は、治療や診断に効果を発揮するために、その標的と高い結合度を持つ必要があります。哺乳類の免疫系は、in vivoでの親和性成熟により、マイクロからナノモルの親和性を持つ抗体を産生することができます。in vitroディスプレイ技術は、この親和性の上限を超え、ピコモルやフェムトモルの親和性を持つ抗体の発見を可能にしました。in vitroディスプレイ技術により、抗体断片遺伝子に即座にアクセスでき、その後、多量化することで高活性な抗体融合体を生成することができます。抗体の中でも、シングルドメイン抗体（VHH）は最も技術的な可能性が高いフォーマットの一つです。VHH抗体は、耐熱性が高い、分子量が小さい、製造コストが低い、多価のバイオロジクスを構築するためのモジュール形式であるなど、多くの利点を有しています。これらの利点から、コロナウイルス疾患2019（COVID-19）のパンデミックの病因である重症急性呼吸器コロナウイルス2（SARS-CoV- 2）に対する診断・治療抗体の開発において、VHHを優先的に使用することが多く奨励されています。最近では、多価のSARS-CoV-2抗体も作製されています。VHH抗体は、免疫抗体、ナイーブ抗体、合成抗体ライブラリから供給することができます。免疫ナイーブライブラリは、動物のB細胞からの増幅が必要であり、冗長性や偏りが生じやすく、ライブラリの多様性が制限されることがあります。合成ライブラリは、計算機によるインシリコ設計に基づき、合成オリゴを用いて多様性を導入するものです。Twist独自のシリコンベースのDNA合成プラットフォームを用い、高い多様性（>1010）、精度（1エラー/2kb）、生産性（>80%）でVHHライブラリを作製しています。最近、これらのライブラリからSARS-CoV-2 S1タンパク質サブユニットに対する高親和性VHH-Fc抗体がいくつか発見されたことを報告しました。合成抗体ライブラリを構築する方法とは異なり、多価のスクリーニング方法は比較的低スループットで、可能な順列の数が指数関数的に増加する高次の多価の構築には効果がありません。13 種類の抗 S1 VHH 候補から始め、タンデム型 VHH の多価ライブラリを構築、ファージディスプレイでスクリーニングを行い、エンリッチされたライブラリの配列を決定し、各 VHH 断片の位置頻度を求めました。このパイプラインを用いて、一価および二価の多価VHH-Fcコンストラクトを設計し、一価のものより高いS1に対する親和性を持つようにしました。