カテゴリー: Technology

State Key Laboratory of Electroanalytical Chemistry, Changchun Institute of Applied Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Changchun, Chinaのグループは、レクチンマイクロアレイを用いたエクソソームの糖鎖プロファイリングについて報告しています。
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0003267024006202?via%3Dihub

この研究では、レクチンマイクロアレイを用いて、３つの大腸がん細胞株 (SW480、SW620、HCT116) と１つの正常結腸上皮細胞株 (NCM460) の間のエキソソーム表面の比較糖鎖プロファイリング解析が行われています。その結果、UEA-Iレクチンを使用することで、SW480大腸がん細胞由来のエクソソームの異常な糖鎖修飾を検出できることが示されました。

さらに、この実験では、UEA-I レクチンマイクロアレイの検出限界感度 (LOD) は 2.7 × 10⁵個/mLと計算されました。

大阪大学大学院工学研究科高分子バイオテクノロジー領域の研究グループは、遺伝子治療で使用されるリコンビナント・アデノ随伴ウイルス6（rAAV6）カプシドタンパク質の糖鎖修飾について報告しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC11107246/

本研究では、遺伝子治療に使用される組換えアデノ随伴ウイルス (rAAV) の糖鎖修飾を、レクチン マイクロアレイによって評価しています。
結果として、rAAV6 は主にムチン様O-型糖鎖、O-GalNAc (Tn 抗原)、およびモノシアル化およびジシアル化 Galβ1-3GalNAc (T 抗原) によって O-グリコシル化されていることが判明しました。

本研究の目的は、rAAV6を用いた遺伝子治療に対して、免疫原性という観点での安全性、およびベクターとしての全体的な形質導入効率の観点において、rAAV6 の糖鎖修飾がどのような影響を与える可能性があるかどうかを評価することでした。
しかし、残念ながら、ムチン様O-型糖鎖修飾の形質導入効率に対する直接的な影響を評価することは本研究でもまだできていないようです。

Laboratory for Functional Glycomics, College of Life Sciences, Northwest University, Chinaらのグループは、病態の早期発見に対する有効性を強調しながら、血中の糖タンパク質の糖鎖プロファイルをレクチンマイクロアレイに機械学習を組み合わせて評価する方法を説明しています。
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38698681/

近年、中国からの論文が急増しており、論文検索でも日本の論文が見つかる確率はずいぶん下がってしまいました。
本論文では、非アルコール性脂肪性肝疾患の早期発見の為に、血中糖タンパク質の糖鎖プロファイルをマーカーとし、レクチンマイクロアレイに機械学習を組み合わせた方法が提唱されています。

しかしながら、この手の手法は、6年ほど前に既に我々の手によって開発されており、対象は違いますが、その優れた有効性が実証されています。
下記の例では、細胞が培地中に分泌する糖タンパク質に対してレクチンマイクロアレイとDeep Learningを用いることで対象とする細胞の特徴評価を高精度に行うことが出来ることが実証されています。
レクチンマイクロアレイとDeep Learningを組み合わせる

Department of Bioengineering, University of California, San Diego, La Jolla, CA 92093, USAらのグループは、レクチンとAIを用いたアプローチにより、N型糖鎖の構造を予測し、レクチン結合パターンに基づいて精製タンパク質中のN型糖鎖の相対存在量を決定する方法について報告しています。
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.27.587044v1

この方法は、評価する系が限られている場合にはそこそこ使えますが、汎用的にアプライするには問題が多いです。

類似の方法は、Mxで５年前にDeep Learningをコア技術として使用する”SA/DL Easy”と名付けられたソフトとして作成済みで、これを使うと同じようなことはすぐにできます。
問題なのは教師データを作るというか、構造がきちんと同定された発現糖鎖構造を多数用意し、糖鎖プロファイルを取得するという地味な作業にあります。
https://www.emukk.com/SADL-Easy/index.html

Beijing Engineering Research Center for BioNanotechnology, CAS Key Laboratory of Standardization and Measurement for Nanotechnology, National Center for Nanoscience and Technology, Beijing, Chinaらのグループは、トリプルネガティブ乳癌を診断する為にエクソソームの糖鎖プロファイリングの変化を使用しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10937950/

３種類のレクチン（ConA, WGA and RCA I）のパネルをTNBCに特異的なエクソソームの糖鎖プロファイリングを検出する為に使用しています。
結果として、これら３種類のレクチンの加重和を用いることで、TNBCを他の乳癌（BC）や健常者（HD)からAUC=0.91という値を持って区別することが出来たとのことです。

Institute of Chemistry, Slovak Academy of Sciences, Bratislavaらのグループは、前立腺がんの検出に、CD63/エクソソーム/SNAレクチンというサンドイッチ法を使用した結果について報告しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10892626/

本研究では、前立腺がん細胞によって産生されるエクソソームが、前立腺がんを検出するための新しいバイオマーカーと成り得るとしています。

良性（コントロール）細胞株RWPE1 および前立腺がん細胞株22Rv1によって産生されるエクソソームの比較から、次のことが示されました。
(1) コントロールのエクソソームは主にSNAおよびMAAIIレクチンと相互作用し、しかしながらその反応はがん性エクソソームよりも低い値となり、また
(2) PHA-LとPHA-Eレクチンは、コントロール由来のエクソソームとはわずかに反応し、がん性エクソソームとは相互作用しませんでした。
通常、完全にシアリル化された N-型糖鎖ではPHA-LやPHA-Eのシグナル強度が消失するため、この結果は非常に合理的です。つまり、シアル酸修飾がコントロールのエクソソームよりもがん性エクソソームで強いことを示しています。

しかし、本ブログ著者は、エクソソームは一般に強くシアリル化されており、CD63 は前立腺がん細胞によって生成されるエクソソームを他のエクソソームから区別できないことから、サンドイッチ構成、つまり抗体/エクソソーム/レクチンで前立腺がんを検査できるという本論文の結論には懐疑的です。

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

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。