抗体医薬の取得法：ハイブリドーマ・ファージディスプレイ・B細胞クローニングの違い

代表的なやり方は大きく3つあります。動物に抗原を打って免疫応答を利用する ハイブリドーマ 、試験管の中で人工的にスクリーニングする ファージディスプレイ 、そして免疫した動物やヒトのB細胞（抗体を作る免疫細胞）を1個ずつ拾って配列を読む 単一B細胞クローニング です。どれか一つが常に正解というわけではなく、標的の性質・欲しい抗体のタイプ・スピード・設備によって向き不向きが変わります。

この記事では、3法の原理を並べたうえで、「ヒト由来にどこまで近づけられるか」「一度にどれだけの候補を探せるか（スループット）」「どんな標的が得意か」という軸で対等に比較します。免疫動物として使われるトランスジェニックマウスや、「完全ヒト抗体」という言葉の中身も、その流れの中で位置づけていきます。抗体医薬の製造全体の中でこの工程がどこに当たるかは、抗体医薬の製造工程もあわせてご覧ください。

そもそも抗体を「取得する」とは何をしているのか

抗体取得とは、標的に結合する抗体の「配列」を特定する作業です。

抗体はY字型のタンパク質で、Y字の先端（可変領域）のかたちで標的を認識します。この先端のアミノ酸配列が抗体ごとに違い、そこが標的にフィットするかどうかで結合の強さ（親和性）が決まります。取得法がやっているのは突き詰めれば、「膨大な配列の候補集団（ライブラリ、あるいは免疫でできた抗体の集まり）」から「標的にちゃんと結合する配列」を選び出すことです。

やり方は2つの発想に分かれます。ひとつは、生き物の免疫システムに探させる方法。動物に抗原を打つと、体が自前で標的に合う抗体を増やしてくれます（ハイブリドーマ、単一B細胞クローニング）。もうひとつは、生き物を介さず試験管の中で選ぶ方法。あらかじめ多様な配列を並べた人工ライブラリを作り、標的に結合するものだけを機械的に釣り上げます（ファージディスプレイ）。

この「体に探させる」か「試験管で釣る」かの違いが、後で出てくるヒト由来かどうか・スループット・得意な標的の差につながっていきます。

ハイブリドーマ ― 動物の免疫を「不死化」して固定する

ハイブリドーマは、免疫でできた抗体産生細胞を不死化し、単一の抗体を安定に作らせ続ける古典的な方法です。

流れはこうです。まずマウスなどの動物に抗原を注射し、免疫応答を起こさせます。体内では標的に反応するB細胞が増えるので、その脾臓からB細胞を回収します。ただしB細胞はそのままでは長く培養できず、いずれ死んでしまいます。そこで、無限に増える性質を持つ骨髄腫細胞（ミエローマ）と細胞融合させ、「抗体を作る能力」と「増え続ける能力」を併せ持つ雑種細胞をつくります。これがハイブリドーマ（hybrid＝雑種＋‑oma）です。

融合させた細胞集団の中から、狙った標的に結合する抗体を作る1クローンを選び、単一細胞に由来する系統として増やせば、同じ抗体（モノクローナル抗体）を安定して得られます。1975年に確立されて以来の定番で、実績と再現性が大きな強みです。

弱点は2つあります。ひとつは、免疫応答という生物のプロセスに乗るため時間がかかり、動物が免疫寛容を示すような標的（自己抗原に近いものなど）では抗体が取りにくいこと。もうひとつは、できるのがマウス由来の抗体である点です。マウス抗体をそのままヒトに投与すると、異物と見なされて免疫反応（抗マウス抗体の産生）が起きやすくなります。この課題への対処が、次のヒト化・完全ヒト化の話につながります。

マウス抗体からヒトへ ― キメラ・ヒト化・完全ヒト抗体

「ヒトにどれだけ近いか」で抗体は分類され、名前の接尾辞にも表れます。

ハイブリドーマで得たマウス抗体を医薬品にするには、ヒトの体になじませる工夫が要ります。歴史的には段階的に進みました。

一般名の語尾もこれに対応してきました。歴史的には ‑ximab（キメラ）、‑zumab（ヒト化）、‑umab（完全ヒト）といった慣習があり、抗体の由来を名前から推測する手がかりになっていました（近年は命名規則が改定されています）。

ここで重要なのが「完全ヒト抗体をどう取得するか」です。ヒトに直接抗原を打って免疫するわけにはいきません。そこで登場するのが、次の2つの技術です。ひとつは試験管内でヒト配列のライブラリから選ぶ ファージディスプレイ 。もうひとつは、抗体遺伝子をヒトのものに置き換えた トランスジェニックマウス を免疫し、その動物からハイブリドーマや単一B細胞クローニングで取得する方法です。

ファージディスプレイ ― 試験管の中で釣り上げる

ファージディスプレイは、動物を使わずに膨大なヒト抗体ライブラリから結合体を選び出す方法です。

原理の中心は「表現型と遺伝子型を1つの粒子で結びつける」ことです。バクテリオファージ（細菌に感染するウイルス）の表面に抗体断片を提示させ、その抗体をコードする遺伝子を同じファージ粒子の中に入れておきます。こうすると、「表面の抗体が標的に結合するかどうか」と「その抗体の設計図（遺伝子）」が、1つの粒子で一体になります。

選抜（パニングと呼ばれます）はこう進みます。多様な抗体を提示したファージの大集団を、標的抗原を固定した容器に流し込みます。結合したファージだけが容器に残り、結合しなかったものは洗い流されます。残ったファージを回収して増やし、また同じ操作を繰り返す。この「結合するものだけを濃縮する」サイクルを数回まわすと、標的に強く結合する抗体を提示するファージが選び取れます。あとはその遺伝子を読めば、抗体の配列がわかります。

強みは明快です。動物の免疫に依存しないので、免疫寛容で動物からは取りにくい標的や、毒性が強くて動物に打てない抗原にも使えます。ヒト由来の配列だけでライブラリを組めば、はじめから完全ヒト抗体を狙えます。スループットも高く、ライブラリの多様性は理論上きわめて大きく、多数の候補を短期間で探索できます。

弱点は、体内での親和性成熟（免疫応答の中で抗体が磨かれていく過程）を経ないため、そのままでは結合が弱い候補が出やすいこと。その場合は配列に変異を入れて再選抜し、親和性を人工的に高める工夫（親和性成熟）を追加します。また、in vitroで選ぶがゆえに、体内での挙動（発現しやすさ・安定性など）とのギャップは別途詰める必要があります。

単一B細胞クローニング ― 1個ずつ拾って読む

単一B細胞クローニングは、抗体を作る細胞を1個単位で分取し、その抗体遺伝子を直接読み取る方法です。

ハイブリドーマが「B細胞を融合で不死化してから選ぶ」のに対し、こちらは融合というステップを踏みません。免疫した動物、あるいは感染・ワクチン接種を経たヒトの血液から、標的に結合するB細胞を選び、1個ずつ回収します。そのうえで、その細胞が持つ重鎖と軽鎖の可変領域の遺伝子を増幅して読み取り、抗体を再構築します。

近年この方法が伸びた背景には、単一細胞を効率よく扱う技術（1個ずつの分取、微量からの遺伝子増幅、大量並列の配列解読）の進歩があります。融合効率という不確実な過程に頼らず、体内で親和性成熟を終えた「すでに磨かれた抗体」を、由来の細胞ごと直接拾える点が魅力です。

とりわけ強いのが、ヒトの検体から直接ヒト抗体を取れることです。たとえば、ある感染症から回復した人の血液には、その病原体に強く結合する抗体を作るB細胞が含まれます。そこから抗体を釣り上げれば、体内で実際に働いていた完全ヒト抗体を、免疫動物を介さずに取得できます。感染症やワクチン関連の抗体探索と相性が良い理由です。

課題は、目的のB細胞が検体中にごくわずかしかないことが多く、狙った標的に反応する細胞を効率よく選び分ける工夫が要る点。また微量の細胞から遺伝子を確実に回収・増幅する技術的なていねいさも求められます。

3法をどう選ぶか ― 対等に並べて比較する

単一の万能手法はなく、標的の性質・欲しいヒト度・スピード・設備で使い分けます。

同じ「抗体を取得する」目的でも、3法は得意な場面が違います。実務では複数を組み合わせることも珍しくありません（例：トランスジェニックマウスを免疫し、単一B細胞クローニングで拾う）。おおまかな整理は次のとおりです。

判断の目安をいくつか挙げます。まず「動物では免疫が起きにくい標的（自己抗原に近い、毒性が強いなど）」なら、動物を介さないファージディスプレイが候補に上がります。「体内で磨かれたヒト抗体を、回復者やワクチン接種者から直接ほしい」なら単一B細胞クローニングが向きます。「まずは確実に定番の流れで押さえたい」ならハイブリドーマ、そこにヒト化を重ねる、という進め方も依然として現役です。

いずれの方法で配列を得ても、その後は同じ下流に合流します。取得した抗体を発現細胞株にして安定に作らせ、精製・製剤・分析へと進めていく流れです。抗体づくりの前半（設計・取得）から後半（製造・品質）へのつながりは、抗体医薬の製造工程で全体像として確認できます。取得段階での結合の強さ・特異性の評価には、結合速度論の測定（SPR／BLIによる結合速度論）がよく使われます。

まとめ

抗体の取得法は、「動物の免疫に探させる」ハイブリドーマ・単一B細胞クローニングと、「試験管内で釣り上げる」ファージディスプレイに大別できます。ハイブリドーマは実績豊富な定番ですが通常はマウス由来で、ヒト化の工程が要ります。ファージディスプレイは動物に依存せず、免疫が難しい標的や完全ヒト抗体づくりに強みがあります。単一B細胞クローニングは、体内で磨かれた抗体を細胞ごと直接拾える点が持ち味で、ヒト検体からの取得と相性が良い方法です。

「完全ヒト抗体」は特定の1手法の名前ではなく、配列がヒト由来という結果を指す言葉です。ファージディスプレイでも、抗体遺伝子をヒト化したトランスジェニックマウスの免疫でも到達できます。手法の名前と、できあがる抗体のヒト度を分けて捉えると、全体像が整理しやすくなります。

どの方法を選ぶかは、標的の性質・欲しいヒト度・スピード・手持ちの設備しだいで、実務では組み合わせることも多いというのが実情に近いところです。取得はあくまで抗体医薬づくりの入口で、ここで得た配列がその後の細胞株構築・製造・品質へとつながっていきます。

参考文献

• Köhler G, Milstein C. Continuous cultures of fused cells secreting antibody of predefined specificity. Nature. 1975;256(5517):495-497.
• WHO INN, International Nonproprietary Names（一般名）／モノクローナル抗体の命名方針
• ICH S6(R1), Preclinical Safety Evaluation of Biotechnology-Derived Pharmaceuticals
• ICH Q6B, Specifications: Test Procedures and Acceptance Criteria for Biotechnological/Biological Products
• FDA, Drugs（医薬品・バイオ医薬品の開発／承認に関する情報）