再構成酵素

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治療用再構成酵素

バイotechnologicalプロセスを通じて得られた治療用酵素は、いくつかの臨床応用に広く使用されています。これらには、酵素置換療法、蓄積された代謝物および毒素の分解、がん治療、ゲノム編集が含まれます。多くの治療用酵素は、微生物発現システムで生産することができます。

適用	酵素	物質	典型的な製品／パイプライン
酵素置換療法	アデノシン脱アミナーゼ、ADA	アデノシンまたはデオキシアデノシン	エラペガデマゼ-lvlr（レブコヴィ）
酵素置換療法	フェニルアラニンアミノリーゼ、PAL	フェニルアラニン	ペグバリアーゼ-pqpz (パリンジク)
蓄積代謝物の分解	ウリカーゼ／尿酸オキシダーゼ	尿酸	ペグルチターゼ (クリステクサ)ラスブリカーゼ (ファストゥルテック)
	コラゲナーゼ	コラーゲン「傷痕」	クロストリジウム・ヒストリティクム由来コラゲナーゼ (Xiapex, Qwo, Santyl)
	欠損型プラスミン	コラーゲン、フィブロネクチン、およびラミンイン	オクリプラスミン (ジェトレア)
	欠損型組織プラスミノゲン活性化因子 (tPA)	プラスミノゲン	レテプラーゼ (Retavase)
	IgGプロテアーゼ	免疫グロブリンG (IgG)	イムリフィダーゼ (Idefrix)
	IgAプロテアーゼ	免疫グロブリンA (IgA)	PKU308/AP308IGAN IgAプロテアーゼ
毒素分解	カルボキシペプチダーゼG2	メトトレキサート	グルカルピダーゼ (Voraxaze)
がん治療	アスパラギン特異的酵素	アスパラギン	アスパラギナーゼ (Elspar)カルアスパルガーゼペゴル-mknl (Asparlas)
ゲノム編集	Cas9核酸分解酵素	標的遺伝子	エキサガングロジーンオートテムセル (Exa-cel, CTX001)

再構成酵素としての材料

長鎖コードRNA（例：mRNA、saRNA、circRNA）の生成、抗体－薬物コンジュゲート（ADCs）の生成などに使用されるいくつかの酵素があります。微生物由来の酵素は哺乳類細胞よりもコスト効率が良く、特に大腸菌表現システムがそうです。

適用	酵素	機能
リニアRNA生成用酵素、RNaseフリー	制限性内核酶	プラミドDNA（pDNA）の線形化を行い、より長い転写産物が生成されるのを防ぐ。
	T7 RNAポリメラーゼ（T7 RNAP）	T7プロモーターに結合し、特定のRNA転写産物を生成する。体外転写（IVT）反応において重要な役割を果たす。
	バクチニアキャピング酵素	IVT mRNAの5′末端にキャップ構造を付加する。
	ピロリン酸アセサージュ、無機（iPPase）	IVT反応中にピロリン酸の生成を防止する。
	RNase阻害剤、再構成型	IVT反応中にRNaseの活性を阻害する。
	デオキシリボヌクレアーゼI	DNAテンプレートを除去する。
CircRNA生成用の酵素、RNaseフリー	Rナゼ R	線状RNAを分解し、円形RNAを濃縮する。
酵素触媒による糖鎖結合	ペプチド-N-グリコシダーゼ (PNGase F)	最初の糖 GlcNAc と Asn297 側鎖との間のアミド結合を切断する；IgG抗体から糖鎖を放出する。
	細菌由来トランスグルタミナーゼ (BTG)	ペイロードを部位特異的に結合させてADCを生成する。
	ソルターゼA	タンパク質の結合を触媒する。
	β1,4-ガラクトシダーゼ	末端ガラクトースをすべて解放し、抗体の均一なG0アイソフォームを形成する。
	β1,4-ガラクチルトランスフェラーゼ (Gal-T)	化学的に反応性のある機能基を持つ糖残基を転移させる。
	α2,6-サイアリルトランスフェラーゼ (Sial T)	抗体の天然糖鎖構造に末端サイアリック酸残基を組み込む。
酵素を用いた糖鎖再構成および糖工学	エンドー-N-アセチルグルコサミナーゼ (ENGase)	N-グリカンのGlcNAcβ1–4GlcNAc間のβ1,4-グリコシジック結合を加水分解する；IgG抗体のFc領域からN-連結型グリカンを除去する。
	エンドーグリコシダーゼS (EndoS)
	グリコシルトランスフェラーゼ (GTs)	N-グリカンオキサゾリンをデフルコース化IgGに転移させる。
その他	微生物株によって生成される酵素	カスタマイズが必要

再構成酵素としての試薬

タグ除去プロテアーゼ

融合タグは、興味のある再構成タンパク質の溶解度と安定性を向上させ、精製が容易になるためによく使用されます。一般的なタグにはHisタグ、マルトース結合タンパク質 (MBP)、グルタチオン-S-トランスフェラーゼ (GST) などがあります。

通常、融合タグと標的タンパク質配列の間にリンカー配列が追加され、これを除去します。融合タグの除去にはサイト特異的プロテアーゼが必要で、例えばエンテロキナーゼ (EK)、トロンビン、タバコエッチウイルスプロテアーゼ (TEVp)、ヒトノーズウイルスプロテアーゼ3C (HRV3C)、小さなユビキチン修飾タンパク質 (SUMO) プロテアーゼ、タバコ静脈モザイクウイルス (TVMV) プロテアーゼ、カルボキシペプチダーゼA/B (CPA/CPB) があります。

タイプ	酵素	認識部位
タグ除去エンドプロテアーゼ	エンテロキナーゼ (EK), エンテロペプチダーゼ	DDDDK↓
	トロンビン	LVPR↓GS
	TEVプロテアーゼ	ENLYFQ↓G
	HRV3Cプロテアーゼ	LEVLFQ↓GP
	SUMOプロテアーゼ	SUMO三次構造
	TVMVプロテアーゼ	ETVRFQG↓S
タグ除去エクソプロテアーゼ	カルボキシペプチダーゼA (CPA)	C末端アミノ酸（Pro、Lys、Argを除く）
タグ除去エクソプロテアーゼ	カルボキシペプチダーゼB (CPB)	C末端のLysおよびArg

その他のプロテアーゼ、ヌクレアーゼおよびアミダーゼ

適用	酵素	機能
その他のプロテアーゼ	プロテアーゼK	ペプチド結合を加水分解することによりタンパク質を分解するセリンプロテアーゼ。
	イデス、IgGプロテアーゼ	免疫グロブリンG（IgG）の特定部位で切断し、FabおよびFcフラグメントを生成するIgG分解酵素（Ides）
	IgA1プロテアーゼ	ヒト免疫グロブリンA1（IgA1）ヒンジ領域配列の特定部位で切断するプロテオリティックな酵素。
ヌクレアーゼ	ヌクレアーゼ	リン酸二酯結合を加水分解することにより、核酸（DNAまたはRNA）を切断する。
ヌクレアーゼ	制限酵素	特定のサイト付近でDNAを切断するエンドヌクレアーゼ。
アミダーゼ	PNGase F	最も内側のN-アセチルグルコサミン (GlcNAc) とアスパラギン残基の間を切断する。これは、高マンノース型、ハイブリッド型、および複合型オリゴ糖に見られる。

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参考文献:

[1] Hennigan JN, Lynch MD. 酵素を用いた治療法の過去、現在、そして未来。Drug Discov Today. 2022年1月;27(1):117-133. doi: 10.1016/j.drudis.2021.09.004.

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