DC-SIGNは、グラム陰性細菌のLPSの外側コア・オリゴ糖を認識する

Department of Chemical Science, University of Naples Federico II Via Cinthia 4, Naples, Italyらのグループは、DC-SIGNのLPSのコア糖鎖認識について報告しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10828809/

リポ多糖類 (LPS) は、グラム陰性菌の外膜の主要成分であり、特異な糖脂質として知られています。それらは、構造的および遺伝的に異なる 三つのドメインで構成されています。一つは外膜に組み込まれたリピドAです。コアオリゴ糖は内側コア領域と外側コア領域からなります。そしてリピドAから対局の位置にO-抗原が存在し、細菌表面の外側に伸びています。
構造的に言えば、コアオリゴ糖は、外側コア領域として2残基のガラクトースと3残基のグルコース、内側コア領域として3残基のL-グリセロ-D-マンノ-ヘプトースと2残基の3-デオキシ-D-マンノ-オクト-2-ウロソン酸 ( Kdo)、そして還元末端には二つのグルコサミン残基がリピドAに結合して存在します。

膜貫通型C型レクチンの主な代表の一つは、CD209としても知られるDC-SIGNです。このレクチンは貪食細胞として機能するマクロファージ、単球、そして樹状細胞上に最も多く発現しており、DC-SIGN はマンノース受容体ファミリーに属するとされています。一方で、DC-SIGN によって誘導される樹状細胞の大腸菌の貪食作用は、O-抗原の非存在下、および完全なコアオリゴ糖の存在下で起こることが分かっています。

本研究では、DC-SIGNとLPSの相互作用に関して、DC-SIGNが外側コアの5糖(ガラクトース2残基とグルコース3残基で構成される)に結合し、DC-SIGNの2つの異なる四量体単位間の架橋剤として機能していることが示されました。

浸潤性の膀胱がんは、VVAレクチンで特異的に認識される

岐阜大医学部泌尿器科らのグループは、浸潤性の膀胱がんに見られる特異的な糖鎖マーカーについて報告しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10806140/

本研究では、VVL(VVAレクチン)が浸潤性膀胱がん癌の症例に存在することが判明しました。浸潤性膀胱がんでは、非浸潤性膀胱がんよりも強いVVL染色が観察されました。

VVLは、ポリペプチドTn抗原内のセリンまたはスレオニンに結合したGalNAc残基を認識します。 Galβ1,3GalNAc-α-Ser/Thr (T抗原) や GlcNAcα1,6-GalNAc-α-Ser/Thr (末端 α1,4- および β1,4-結合 GalNAc を含む) などの他の糖鎖構造にもVVLは結合しますが、その親和性は低くなります。

本研究成果から、VVLが将来の臨床研究におけるDDSの有望なターゲットとして機能する可能性が在ることが示唆されました。

IgG1抗体医薬品評価用のレクチンマイクロアレイ(IgG1-mAb-LecChip: 9 lectins x 14 wells)が生まれた系譜

2011年
同年11月、FDAに治療用タンパク質のQCに関する特別チームがDr. Baolin Zhangをリーダーとして発足する。
タンパク質の糖鎖修飾に焦点を当て、特にバイオシミラータンパク質製品の評価に関連して、製品の安全性と生物活性に対する影響を評価することを目的とする。
目標は、治療用タンパク質の品質をより適切に評価するために使用できる分析ツールを特定または開発することにある。

2012年
GPバイオサイエンスの糖鎖プロファイリングシステムGlycoStation(GSR1200とLecChip)についてFDAより見積依頼を受け、同年7月、三者(Dr. Baolin Zhang、本ブログ著者、GPバイオサイエンスの米国代理店社長合田様)がFDAにて会合を持つ。

2013年
同年10月、グライコテクニカによりGSR1200がFDAに納入設置され、抗体医薬品の評価がLecChip Ver1.0を用いてFDAにてスタートする。

2016年
その成果がFDAより2本の論文となって発表される。
https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/19420862.2015.1117719
https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/19420862.2016.1149662

2017年
同年7月、抗体医薬品評価用に最適化されたLecChipの開発について、FDAにてキックオフミーティングが開催される(Dr. Baolin Zhang, Dr. Shen Luo, Dr. Lei Zhang、そして本ブログ著者)
合意した14ウェル・18レクチン搭載のLecChipをモデルとして、2019年末から2020年末にかけて数百枚のLecChipが評価用に出荷される。

2021年
同年6月にGlycoStationの最新鋭機GSR2300がFDAに納入設置される。

2022年
同年3月、83種類のレクチンから最終的に9種類が厳選され、9レクチン・14ウェルLecChip最終版(IgG1-mAb-LecChip: 9 lectins x 14 wells)がFDAに出荷される、

2023年
1月6日、本ブログ著者が合同会社エムックを設立登記し、FDAとの関係を継承する。
FDAより研究成果が論文として出版される。
https://link.springer.com/article/10.1007/s11095-023-03628-4
9レクチンを搭載するIgG1-mAb-LecChipに関する成果は、同年6月開催のFDAのサイエンスフォーラムで先行発表される。
https://www.fda.gov/science-research/fda-science-forum/rapid-glycan-profiling-nine-lectin-microarray-therapeutic-igg1-monoclonal-antibodies

2024年
同年1月、9レクチンを搭載するIgG1-mAb-LecChipに関する本論文が出版される。
https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/19420862.2024.2304268

本論文が出ました:FDAはIgG1抗体医薬品用として9種類のレクチンを搭載した新規レクチンマイクロアレイを開発し、その迅速な糖鎖プロファイリングを推奨

FDAのmAb医薬品(IgG1)評価用の専用レクチンマイクロアレイ(9種類のレクチンを搭載した14ウェル型のレクチンマイクロアレイ)に関する本論文が出版されました。
2023年12月8日のMxブログ記事に関する本論文です。
https://www.tandfonline.com/doi/epdf/10.1080/19420862.2024.2304268?needAccess=true

本論文で使用されている9種類のレクチンとその糖鎖結合特異性を下記に纏めます。
rPhoSL -> core fucose
PHAE -> bisecting GlcNAc
PHAL -> tri/tetra antennary
MAL_I -> α2-3Sia
rPSL1a -> α2-6Sia
RCA120 -> β-Gal
rOTH3 -> terminal GlcNAc
rMan2 -> high mannose
rMOA -> α-Gal
なお、レクチン名の頭に”r”が付いているものはリコンビナント体であることを示します。
rOTH3, rMan2は正式名ではありません。
正式名が何であるかについては、本ブログ著者にお問い合わせください。

下水などの廃水処理プロセスに使用される好気性粒状汚泥中の細菌が作り出すEPSの糖鎖変化をレクチンマイクロアレイで調べる

Department of Biotechnology, Delft University of Technology, Van der Maasweg 9, 2629 HZ Delft, The Netherlandsらのグループは、好気性粒状汚泥中の糖鎖組成の変化について、レクチンマイクロアレイとGC-MSらを用いて評価した結果について報告しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10788855/

好気性粒状汚泥は廃水処理に使用され、単一の汚泥システム内で炭素、窒素、リン、およびその他の汚染物質を除去することができる微生物凝集体です。本研究では、好気性粒状汚泥から抽出した幾つかの細胞外高分子物質(EPS)サンプルの糖鎖プロファイルの動的変化をレクチンマイクロアレイとGC-MSらを用いて評価しています。

EPS は、排水処理リアクターの運転開始後、海水条件への適応中のさまざまな段階、即ち、運転開始初期、運転開始後18日目、および 30日目で収集されました (EPSt0、EPSt18、および EPSt30と略す)。

レクチンマイクロアレイの適用により、EPS中に糖タンパク質の存在が確認され、海水条件への適応に伴う糖タンパク質の変化がレクチンマイクロアレイにより見事に補足されました。更に、レクチンマイクロアレイの結果は、GC-MSらによって実行された他の分析の結果と一致しており、レクチンマイクロアレイが、粒状汚泥などの微生物凝集体中の糖タンパク質のハイスループットな糖鎖プロファイリングに適したプラットフォームであることを示唆しています。

興味深いことに、EPSt18にはEPSt0およびEPSt30よりも多くの糖タンパク質が存在しており、EPSt18の糖鎖修飾パターンは著しく多様です。これは、環境変化、つまり塩分濃度の増加に応答して、微生物の適応戦略のひとつがタンパク質の糖鎖修飾の量と多様性を変化させる可能性があることを示しています。

妊娠しているかいないかを尿の糖鎖修飾変化で読み取る

Shaanxi Key Laboratory for Animal Conservation, College of Life Sciences, Northwest University, Chinaらのグループは、尿中の糖鎖修飾変化から妊娠しているかいないかを診断する可能性について報告しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10783609/

本研究では、レクチンマイクロアレイを使用して、ゴールデンスナブノーズサル (GSM) の尿中の糖鎖修飾パターンの違いが調査されています。 N-型糖鎖の種類、量、構造、N-型糖鎖のシアリル化とフコシル化の割合は、妊娠女性と非妊娠女性、および(非妊娠)女性と男性の間で異なることが示されています。この方法は、妊娠の診断や性別識別のための参考情報を提供し、動物の管理に役立つかも知れません。

ここで、pregnant (P)、non-pregnant (NP) females, および females (F)、males (M)であることを示す

耐塩性を持つアルファルファの根圏細菌叢には、バチルス、エンシファー、そしてシュードモナスが多く存在する

Key Laboratory of Grassland Resources of the Ministry of Education and Key Laboratory of Forage Cultivation, Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot, China, らのグループは、耐塩性を示すアルファルファに見られる特徴的な根圏細菌叢について報告しています。
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2023.1324333/full

著者らは、耐塩性のアルファルファ品種の根圏細菌叢には、バチルス、エンシファー、シュードモナスがより多く存在することが、その耐塩性の向上を決定する上で重要であるようだと報告してます。

干ばつと洪水が与えるトウモロコシの根圏細菌叢の変化について

Nanjing Agricultural University, Chinaらのグループは、干ばつと洪水が与えるトウモロコシの根圏細菌叢の変化について報告しています。
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2023.1295376/full

以下のような結果が得られています。
(1) 放線菌とプロテオバクテリアの二つの門の合計が細菌全体の50%近くの存在量を占め、
(2) 干ばつ期と再潅水期には二つの干ばつ-洪水突然変化(DFAA)グループにおいて放線菌が最も優勢な門であり、洪水期と収穫期にはプロテオバクテリアが最も優勢な門となりました。
参考に、以下の図において、DFAA1グループは微量降雨から洪水の状態を意味し、DFAA2は継続的な干ばつから洪水の状態を意味します。

ここで, Aは干ばつ期を示し、Bは洪水期を示す

謹賀新年 2024年元旦

昨年中は、大変お世話になり誠にありがとうございました。
本年も相変わらずご支援をお願い申し上げます。

昨年末、弊社の第一期決算期を無事終えることが出来ました。
無借金経営にて黒字を達成致しました。

2023年10月より発足したインボイス制度につきましては、本決算結果を踏まえまして、2025年1月1日から課税業者として対応させて頂きます。
2024年につきましては、引き続き免税業者となります。
インボイス制度に対しましては「仕入れ税額控除に関する経過措置として80%控除が可能」でありますので、宜しくお願い申し上げます。

合同会社エムック代表 山田雅雄

「土を育てる」ゲイブ・ブラウンが面白すぎる

この本が面白すぎます。
“土を育てる:自然をよみがえらせる土壌革命”

スマート農業とか、環境再生型農業とか、カーボン・ファーミングとか、次世代の農業を特徴づける幾つかのキーワードがあります。
スマート農業について、例えば、農林水産省が掲げる施策があります。
“スマート農業の展開について”

環境再生型農業という言葉は、割と実現したいことを的確に表現しているので、敢えて関連リンクを張ることはしませんが、地球環境を維持しながら持続可能な農業を実現するということです。
これがまさにゲイブ・ブラウンの「土を育てる」という本に書かれています。

カーボン・ファーミングという言葉はとても分かりにくいです。
例えば、同じく農林水産省の報告書があります。
“カーボン・ファーミングに関する報告書(最終版)”
これは同じく環境再生型農業と言っても、植物の生産性を上げるということ自体よりも、地球温暖化を抑え込むためのCO2の排出削減が主たる課題となっているものと理解しています。

スマート農業から話を始めましょう。
スマート農業というのは、農業の担い手の減少と高齢化の進行により労働力不足が深刻な問題となってきたというのが基本的な発端であり、農業の自動化を進めようというのが出発点です。
自動化を進めようとすると、第二次産業が見本ですが、作業の標準化とマニュアル化が必要になってきます。
それに比べて第一次産業である農業は、まだまだ「匠の技」の世界です。
従って、農業に関するあるとあらゆる現象を数値化してデータベース化し、そこに潜む関連性を作業のアルゴリズムに落とす必要があります。
最近のはやりで、そこをAIにやらしてしまえ~~というのがスマート農業の「スマート」の意味ですよね。

しかし、数値化するのは良いのですが、
本当に必要なものを数値化しているのか?
技術的に数値化しやすいものだけ数値化して満足してないか?
環境再生型農業の実現には最も大事なことなのに数値化が難しいからと細菌のそれを無視してないか?
というところに大問題があるのです。
この答えが、ゲイブ・ブラウンの「土を育てる」に書かれています。

植物と微生物の共生関係、ここをきちんと数値化できていないスマート農業なんて意味ありません。
ゲイブ・ブラウンは、土の5原則を示しています。
1.土を耕さない
2.土をカバークロップで覆う
3.あらゆる面で多様性を高める
4.土の中に生きた根を持つ
5.動物を組み込む
この意味は、この本を読むと良く分かります。

自分は、見えない根圏細菌・土壌細菌のON-SITEでの見える化を推進しています。
その時のキーワードは「安価、短時間測定、実用感度、簡単な操作」ということになります。
これ無くしては、スマート農業も環境再生型農業もカーボン・ファーミングも実現が遠のきます。