カテゴリー: Technology

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。

FDAは、IgG1抗体医薬品の糖鎖エピトープを評価するために、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、GlycoStation Reader 2300（GSR2300）と組み合わせた迅速な糖鎖プロファイリングの有効性を示しました。
https://www.fda.gov/media/169026/download
2023 FDA Science Forum

FDAの開発した新規レクチンマイクロアレイ（IgG1-mAb-LecChip）には、rPhosL, rOTH3, RCA120, rMan2, MAL_I, rPSL1a, PHAE, rMOA, PHELという9種のレクチンが固定化されており、標準的な14ウェルのLecChipフォーマットが使用されています。
IgG1モノクロナール抗体の糖鎖解析は、レクチンマイクロアレイでは糖鎖を切り出すことなく解析が可能であり、IgG1のインタクトで迅速な糖鎖プロファイリング解析が可能となっています。
FDAは、IgG1-mAb-LecChipとGlycoStationを使うことにより、IgG1抗体医薬品の開発時に、バッチ間またはバイオシミラーから先発品までの糖鎖修飾の比較分析がより簡便にハイスループットで行えるものとして製薬メーカーにその使用を推奨しています。

下図には、GlycoStationとLecChip（n=74 library）を用いて、IgG1の糖鎖解析に最適化されたIgG1-mAb-LecChipが開発された様子が示されています。

本技術の有効性を示す実例として、Infliximab先行品とそのバイオシミラーの間の糖鎖構造の違いをIgG1-mAB-LecChipとGSR2300を用いて評価した結果が下図に示されています。High Mannose構造、シアル酸修飾、3分岐N-型糖鎖らの存在量に顕著な違いがあることが一目瞭然で分かります。

School of Chemistry, University of East Anglia, Norwich Research Park, Norwich, UKらのグループは、糖鎖とレクチンの相互作用と光線力学的治療を組み合わせたDDSについて報告しています。
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/NA/D3NA00544E

レクチンの発現は、細胞の健康状態で変化する可能性があります。
例えば、癌では、糖鎖とタンパク質の相互作用は免疫チェックポイントとしても、癌転移時の新しい組織への再付着を回避する上で重要な役割を果たします。癌細胞では、増殖の増加により代謝も増加しており、その影響は糖鎖トランスポーターの増加にも反映されます。
乳癌細胞の場合には、ガレクチン、グルコーストランスポーター、マンノース受容体など、重要なレクチンと糖鎖結合受容体が上方制御されていることが分かっています。

新しい癌治療のDDSとして、PAA-糖鎖と光増感剤クロリンe6のアミン誘導体を金ナノ粒子上に化学的に結合されたものが開発されました。
PAA-糖鎖は標的のがん細胞に対する標的分子として機能し、光増感剤は特定の波長の光で活性化すると細胞傷害性活性酸素種を放出してがん細胞を死滅させます。