カテゴリー: Technology

比較糖鎖プロファイリング解析において、レクチンマイクロアレイは、絶大なる力を発揮します。更には、レクチンマイクロアレイの解析にエバネッセント波蛍光励起法を使用することにより、レクチンと糖鎖との弱い相互作用を非破壊でモニタリングすることが可能であり、世界最高レベルの比較糖鎖プロファイリングを行うことが可能です。
本技術の詳細については、下記をご参照ください。

Products & Services

さて、今日現在、世界には製造元が明らかでないレクチンマイクロアレイも幾つか存在しますが、商業ベースで製造販売されているものも数品種存在しています（PSS、RayBiotechなど）。
そこで、ここ数年のレクチンマイクロアレイが使用されている論文を参照しながら、その品質を公開されている画像から比較検討してみたいと思います。
結論から言えば、LecChipに勝る品質を持ったレクチンマイクロアレイは存在しないと言って良いでしょう。

LecChip made by GlycoTechnica（現在は、PSSにて製造販売されている）

Lectin microarray made by RayBiotech (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10348014/)
スポットサイズはバラバラ、
非常に小さいスポットも存在、
中抜けしてリング状になっているスポットも存在

Lectin microarray, unknown manufacturer (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6636412/)
スポット内に斑が存在する、恐らくピンタイプのスポッターで製造していると推測される

Lectin microarray, unknown manufacturer (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8798758/)
スポットの中抜けが強烈

Lectin microarray, unknown manufacturer (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9772556/)
スポットの形状異常、
スポット内の斑が劣悪、
スポット抜けも見受けられる

Lectin microarray, unknown manufacturer (https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fchem.2021.637730/full)
スポットの中抜けを除けば比較的良好だが、

Lectin microarray, unknown manufacturer (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7840895/)
スポット形状がバラバラ、
スポット内の斑も劣悪

Medicortex Finland Plc, 20520 Turku, Finlandらのグループは、小児の外傷性脳損傷（TBI）の潜在的な診断用糖鎖バイオマーカーについて報告しています。
https://www.mdpi.com/2075-4418/13/13/2181

検査に血液の代わりに唾液ま​​たは尿を使用することは、臨床現場で潜在的な利点となります。本研究は、唾液または尿を使用して、外傷性脳損傷を検出する為の糖鎖バイオマーカーの可能性を検証しています。レクチンマイクロアレイを使用した結果、外傷性脳損傷とコントロールの間で次のような糖鎖修飾の違いが見つかりました。

産総研）細胞分子工学研究部門）分子細胞マルチオミクス研究グループらは、エバネッセント波蛍光励起スキャナー（糖鎖プロファイラーとも呼ばれる）GSR2300の優れた高感度特性について報告しています。
https://link.springer.com/article/10.1007/s00216-023-04824-2

本論文では、最新モデルであるGSR2300をmGSR1200-CMOSスキャナと呼び、旧モデルのGSR1200をmGSR1200 (CCD)スキャナと呼んでいます。

結果として、エバネッセント波蛍光励起スキャナーの最新モデルであるGSR2300は、高NAの等倍無限遠補正光学系とデジタルビニングモードを備えるハイエンドsCMOSイメージセンサーを搭載することで、旧モデルのGSR1200に比べて優れた性能を示すことが実証されています。

具体的には、GSR2300を用いることで、より高感度で、精度と再現性に優れた分析が可能になり、細胞や組織からの少量の精製糖タンパク質やクルードな状態のタンパク質に対して、より短いスキャン時間（最速=15秒）で信頼性の高い糖鎖プロファイルが得られます。特に、GSR2300の感度特性における直線性を維持できる下限はGSR1200のそれより少なくとも4倍低くなっており、この特性により、GSR2300はわずかに3個の細胞があれば、その糖鎖プロファイリングが可能であります。これによって、非常に小さな細胞集団間の糖鎖の不均一性や内部の糖鎖の発現状態を容易に検出できることが示されています。

世界最高性能のエバネッセント波蛍光励起スキャナー（糖鎖ロファイラー）が登場したと言っても過言ではありません。

School of Chemistry and Astbury Centre for Structural Molecular Biology, University of Leeds, United Kingdomらのグループは、多価のナノ・レクチンを用いてSARS-CoV-2を中和する方法について報告しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10302749/

SARS-CoV-2のスパイクタンパク質三量体は、各単量体サブユニット上に22個のN-型糖鎖の修飾部位があり、オリゴマンノース、ハイブリッド、複合型糖鎖らの構造が存在することが知られています。スパイクタンパク質エピトープの変異により、SARS-CoV-2変異体はワクチン接種等によって誘起される免疫反応を回避してしまいます。対照的に、SARS-CoV-2変異体における糖鎖修飾部位の変異は非常にまれであるため、糖鎖は抗ウイルス薬開発の強力な標的となる可能性があります。従って、レクチンがSARS-CoV-2変異株に対して潜在的に強力な抗ウイルス活性を示す可能性があると考えられます。

DC-SIGNの糖鎖認識部位（CRD）は、一価の低いアフィニティー（Kd-値: 0.1 ～ 3 mM）で、SARS-CoV-2を含むウイルス表面にあるマンノースおよびフコース含有糖鎖に特異的に結合することが知られています。レクチンである DC-SIGNのアフィニティーを高めるために、DC-SIGN CRDを金ナノ粒子（GNP）に多数結合させました。 13 nmサイズの金ナノ粒子（G13）を、H[AuCl4] のクエン酸還元によって合成し、まず初めに部分的にG13のPEG化を行いました。次に、これらのG13をリンカー標識されたDC-SIGN CRDとインキュベートし、多価のナノ・レクチンを得ました。

その結果、G13-DC-SIGN CRDは、初めての多価ナノ・レクチンとして、SARS-CoV-2変異体に対して幅広い活性を有することが示されました。

LAQV, REQUIMTE, Departamento de Ciências Químicas, Faculdade de Farmácia, Universidade do Porto, Rua de Jorge Viterbo Ferreira, Porto, Portugalらのグループは、MannoseおよびMannanでコーティングされたフコイダン／キトサンのナノ粒子を用いてマクロファージを活性させる方法について報告しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10298651/

マクロファージを活性化するために、マクロファージ表面に存在するマンノース受容体を、mannose (M) とmannan (Mn) を修飾した薬物を含まないフコイダン/キトサン (F/C) ナノ粒子によって刺激しました。ここで使用されている高分子電解質複合体ナノ粒子は、カチオン性キトサンとアニオン性フコイダンとの間のクーロン相互作用を通じて静電的に凝集させたものです。

マクロファージ上のCD11b発現は、LPSの曝露と同様に、mannanおよびmannoseでコーティングされた F/Cナノ粒子の存在下で強く昂進しており、それは、コントロール（NS）およびコーティングされていないF/C ナノ粒子の場合と比較して統計的に有意なものです。 従って、このような糖鎖でコーティングされたナノ粒子は、LPS 刺激で観察されたように、マクロファージの活性化を誘発することが確認されました。

このようにして、薬物を含まないポリマーナノ粒子の機能化を介してマクロファージ受容体を標的にすることは、免疫系を調節するための有望なアプローチであることが示されています。

Department of Physics, University of California, San Diegoらのグループは、ボルツマンマシンモデルを用いてレクチンパネルの情報から糖鎖構造を推定する方法について述べています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10274649/

本研究では、レクチンの糖鎖結合パターンから対象とする糖鎖構造を予測できるかどうかが議論されています。各レクチンには、それが特異的に結合する小さな糖鎖構造モチーフのセットがあります。レクチンには論理的に定式化される複雑な結合ルールがあるとは予想されていないため、浅いニューラル ネットワーク トポロジーが適切であると考えました。この相互作用を議論するための合理的な最小モデルは、２層ネットワークとして概念化できる完全に可視化されたボルツマンマシンであると考えられました。

正直言って精度は高くないです。それって糖鎖がとてもヘテロな集団だからということもありますし、レクチンの特異性が曖昧だからというのもありましょう。
この手のレクチンを使った糖鎖構造推定には、否定的な人が多く、MS/MS信奉者が非常に多いです。
しかし、この論文のディスカッションの文脈の中で、彼らが述べていることは、自分の考えと同じです。
「レクチンを用いた情報は生物学的な文脈においては十分正確である！」

Department of Laboratory Medicine, Shanghai Tongji Hospital, School of Medicine, Tongji University, Shanghai, Chinaらのグループは、非小細胞肺癌の血清バイオマーカーについて報告しています。
https://respiratory-research.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12931-023-02423-4

非小細胞肺癌患者においては、血清バーシカンおよび血清エクソソームバーシカンが有意に増加しており、T1 + T2 患者と比較して T3 + T4 患者で有意に昂進していました (P < 0.05)（ROCカーブ参照）。バーシカンとは、コンドロイチン硫酸プロテオグリカンです。血清バーシカンおよび血清エクソソームバーシカンは、ELISAキット(中国製)を用いて検出されました。