広報活動

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2016年2月23日

理化学研究所

生体内部を高度に認識できる糖鎖複合体

-糖鎖を用いた創薬や診断分子の開発に大きな手がかり-

マウスにおける糖鎖クラスター構造による非実質肝細胞への選択的な集積と細胞解析の図

マウスにおける糖鎖クラスター構造による非実質肝細胞への選択的な集積と細胞解析

生体内では、さまざまな物質が生命の維持活動のために働いています。その1つに糖鎖があります。糖鎖とは、最も単純な糖である単糖が連なったもので、その数や結合のしかたによって多くの種類があります。生体内にある糖鎖の大部分は、タンパク質や脂質に結合しています。糖鎖の中で、タンパク質のアスパラギン側鎖のアミド窒素に結合している糖鎖を「アスパラギン結合型糖タンパク質糖鎖(N-結合型糖鎖)」と呼びます。N-結合型糖鎖は、特定の器官や細胞を高度に認識する役割を担っています。

今回、理化学研究所を中心とする国際共同研究グループは、N-結合型糖鎖の特徴を利用して生体内部を高度に認識できる糖鎖クラスターの作製を試みました。タンパク質アルブミンは、血清中の大部分を占める可溶性タンパク質です。国際共同研究グループが独自に開発した有機反応の「理研クリック反応(6π-アザ電子環状反応)」を利用することで、蛍光標識したアルブミンに複数のN-結合型糖鎖を効率的に導入することができました。そして、糖鎖構造の違う多種類の「アルブミン糖鎖クラスター」を作製しました。それらをマウスに注射をして動態を調べました。

その結果、糖鎖クラスターの構造の違いによって、肝臓を経て膀胱から尿として排出されたり、まず肝臓を移行した後、胆嚢・腸管を経て排出されたりしました。また、グルコサミンを末端に持つ糖鎖クラスターは、肝臓の星細胞に集まりました。星細胞は、活性化されると肝硬変などを起こす原因となりますが、医療分野で有効なトレーサーや診断法は見つかっていません。これが、初めての有効な分子となる可能性があります。また、マンノースを末端に持つ糖鎖クラスターは、類洞内皮細胞や、クッパー細胞と呼ばれる肝臓の免疫細胞に集まりました。このように、糖鎖クラスターは構造の違いによって、その排出経路や臓器細胞選択的な集まりを高度に制御できることが明らかになりました。

今回開発したアルブミン糖鎖クラスターは、生体内でのさまざまな器官やがんを代表とする疾患部位に対するドラッグデリバリーシステムとして、今後、創薬研究や医療診断分子の開発に貢献すると期待できます。

理化学研究所
准主任研究員研究室 田中生体機能合成化学研究室
准主任研究員 田中 克典 (たなか かつのり)
特別研究員 小椋 章弘 (おぐら あきひろ)