がん細胞を『糖鎖クラスター』で識別

最終更新日:2018年10月24日

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臨床検査技師コラム

がん細胞を『糖鎖クラスター』で識別

2018.08.09

理化学研究所は7月4日、田中克典氏(理研開拓研究本部田中生体機能合成化学研究室主任研究員)、浦野清香氏(テクニカルスタッフII、レギーナ・シブガトウリナ国際プログラム・アソシエイト)、小椋章弘氏(特別研究員、研究当時)らの国際共同研究グループによって、2種類の糖鎖を含む不均一な『糖鎖クラスター』を用いて、様々ながん細胞を見分けることに成功し、このような糖鎖のパターンを使って生体内のがん細胞の「顔」を高度に識別できることを実証したことを発表した。

同研究成果は、英科学雑誌「Chemical Communications」に掲載された。

2種類の糖鎖を含む不均一な『糖鎖クラスター』によるパターン識別

口だけなど顔のひとつのパーツでは個人の特定を行うことは難しいが、顔の全体像(目、鼻、眉毛、髪など)を見ると個々の人物の識別は容易になる。

これは「パターン認識」と呼ばれるもので、全体像を眺めることで、各人の顔を識別することが可能になるものだ。

生体内における様々な分子・細胞が特定の細胞・臓器と相互作用する際には、この「パターン認識」が重要な役割を果たしており、生体内でのパターン認識を担う重要な生体分子のひとつとして「糖鎖」がある

「糖鎖」は、タンパク質や細胞表面に多く集合して、クラスター(凝集体)を形成するが、この際、1種類のみの糖鎖分子でなく、多種類の異なる糖鎖分子が凝集することで、不均一な『糖鎖クラスター』を形成している。

これらの複数の糖鎖認識タンパク質(レクチン)を選択的に識別できれば、標的細胞の識別が可能になるが、複雑な構造を持つ不均一な『糖鎖クラスター』の化学合成やその解析は困難で、生体内での糖鎖のパターン認識の細胞の識別への利用は実現していなかった。

不均一な『糖鎖クラスター』を効率的に合成

これまでに同研究グループは、独自開発した「理研クリック反応」を活用することで、不均一な『糖鎖クラスター』を効率的に合成することに成功。(血清アルブミンの表面に位置を制御して、2種類のアスパラギン結合型糖鎖(N-型糖鎖)を導入)

これらの『糖鎖クラスター』をマウス内に静脈注射すると、2種類の糖鎖の構造・配置によって、臓器への集積や排出時間が異なることを発見していた。

「特定のがん細胞」を選択的に検出することに成功

同研究グループは今回、化学合成した様々な糖鎖クラスターをがん細胞に作用させた結果、糖鎖クラスター内の糖鎖の組成によって、その細胞選択性は著しく異なることを発見した。

がん細胞を移植したマウス実験によって、不均一な糖鎖クラスターを静脈注射したところ、特定のがん細胞のみを選択的に検出することにも成功。

2種類の糖鎖を含む不均一な糖鎖クラスターを用いることで、マウスレベルで糖鎖のパターン認識を発揮させ、特定のがん細胞を識別できることを明らかにした

今回、生体内のがん細胞の「顔」を、「糖鎖のパターン」を使うことで高度に識別できることが実証された。これは、「糖鎖のパターン認識」を実験的に証明した初めての成果だという。

今後、理研クリック反応を使用することにより、より高度なパターン認識を実現できる「多種類の糖鎖を含むクラスター」を効率的・迅速に調製することも可能になるという。

今回の研究成果は、これまで汎用されてきた抗体に代わる次世代の革新的な「ドラッグデリバリーシステム」として、がんの診断や創薬研究に活用されると期待できる。

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