Research Results 研究成果
高感度かつ网罗的な糖锁解析技术を开発
がんの早期诊断などへの応用が期待理学研究院
川井 隆之 准教授
2024.08.07研究成果Life & Health
ポイント
- 细胞の「颜」である糖锁は诊断や治疗の指标として非常に重要
- 新たに开発した二次元分离技术により、微量糖锁の网罗的な分析を実现
- 細胞数が少なく検出が難しいがんの早期诊断などへの応用が期待
概要
ヒト免疫グロブリン糖锁の二次元分离结果
タンパク质のアスパラギン残基に结合する「狈结合糖锁(※1) 」は重要な翻訳后修饰の一つであり、いわば细胞の「颜」として机能しています。例えば、血液型も细胞表面の糖锁构造によって决まっています。この糖锁の种类や量は细胞の状态によって大きく変化するため、诊断や治疗の标的分子としての利用が期待されています。しかし、早期のがんなどでは细胞数が少ないため、限られた试料に含まれる糖锁を高感度かつ网罗的に検出する技术が必要です。
既存の狈结合糖锁分析技术として、液体クロマトグラフィー（尝颁）(※2)、キャピラリー电気泳动（颁贰）(※3)、质量分析などが挙げられますが、いずれも分离度や感度のどこかに欠点があり、多种类の糖锁を完全に分离して高感度に検出することは困难でした。
そこで九州大学 大学院理学研究院の川井隆之准教授、松森信明教授、鳥飼浩平助教、劉晨晨助教、三木太陽大学院生（当時）と近畿大学薬学部の山本佐知雄准教授、木下充弘教授らの共同研究グループは、LCとCEという2つの分析法を組み合わせて欠点を補い合った二次元糖鎖分離法を新開発しました。この方法により、今までメジャーな糖鎖の影に隠れて検出できなかったマイナーな微量糖鎖を分離して検出できるようになりました。検出下限は12 pM (pM = 10-12 mol/L) であり、これは角砂糖1個半 (約5 グラム) を東京ドーム一杯の水 (1240万立方メートル) に溶かしてもまだ検出できるレベルの感度です。この方法により、限られた数の細胞からでもマイナーな糖鎖を含む詳細な糖鎖プロファイルを取得できるようになりました。今後、がんの早期診断や治療に向けたバイオマーカー(※4) 探索などへ広く応用されていくことが期待されます。
本研究成果は、オランダの国際科学誌「Analytica Chimica Acta」に2024年8月7日（水）午前7時（日本時間）に掲載されました。また本研究はAMED-PRIME等の助成を受けたものです。
研究者から
糖锁はマンノース（●）や狈アセチルグルコサミン（■）などの単糖が重合した生体高分子で、様々な组み合わせの复雑な构造が存在します。仅かに构造が违う糖锁を分离することは非常に难しいのですが、新开発した二次元分离法によって多くの糖锁を美しく分离できました。似たような构造の糖锁が綺丽に分かれているのが理解できると思います。世界一の分离能と高感度を併せ持つ次世代糖锁分析法を开発できたと自负しています。
用语解説
(※1) N結合糖鎖
グルコース（ブドウ糖）などの単糖が锁状にいくつも结合した生体物质の総称。狈结合型糖锁は、タンパク质のアスパラギン（一文字记号で狈）の侧锁に结合している糖锁を指します。细胞内では、タンパク质の品质管理や输送の制御に関係することが分かっています。细胞外でもタンパク质の血中内安定性、タンパク质－タンパク质间相互作用、免疫调节、细胞増殖、がんの浸润など多くの生命现象で重要な役割を果たしていると考えられています。
(※2) 液体クロマトグラフィー（Liquid Chromatography、LC）
混合物を分离するための技术。一般的には、表面を化学的に改変した微粒子を充填したカラム（固定相）に有机溶媒を含む溶液（移动相）を流し続け、この流れの中に试料を注入します。试料に含まれる各化合物で固定相へ吸着する力が异なるため、吸着しにくい化合物から顺番にカラムから溶出され、分离されます。
(※3) キャピラリー電気泳動（Capillary Electrophoresis、CE）
LC同様に混合物を分離するための技術。一般的には内径50 ?m (0.050 mm) 程度の細いガラス管（キャピラリー）に泳動液と呼ばれる水溶液を充填し、ここに試料を注入して数万ボルトの高電圧をかけます。試料に含まれる化合物の中で、水溶液中で電荷を帯びているものは陽極もしくは陰極に引き寄せられますが、この速度が分子のサイズや電荷の大きさによって変化するため、様々な分子を分離することができます。
(※4) バイオマーカー
疾患の诊断や治疗の効果を判定するための生体内の物质や検査项目。例えば糖锁のバイオマーカーである颁础19-9は、膵臓がんや胆道がんの诊断および管理に使用されており、膵臓がん患者の约70-80％で上昇することが确认されています。现在、个别化医疗においてバイオマーカーの重要性が増しており、早期疾患の発见?予防の指标として期待されています。
论文情报
掲載誌：Analytica Chimica Acta
タイトル：Highly Sensitive Two-dimensional Profiling of N-linked Glycans by Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography and Dual Stacking Capillary Gel Electrophoresis
著者名：Takaya Miki, Sachio Yamamoto, Chenchen Liu, Kohei Torikai, Mitsuhiro Kinoshita, Nobuaki Matsumori, Takayuki Kawai
DOI:
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