Study for elucidation of the functions of tumor-associated glycolipids using chemical probes

• Project/Area Number: 20K15412
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 37030:Chemical biology-related
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: Komura Naoko 岐阜大学, 糖鎖生命コア研究所, 助教 (80849711)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: ガングリオシド / シアル酸 / 脂質ラフト

Outline of Research at the Start

ラクト系ガングリオシド（シアル酸含有糖脂質）は癌細胞膜上でタンパク質やコレステロールとの集合体（脂質ラフト）を形成することによって癌関連シグナルに関与すると考えられているが、その生物学的機能の詳細は殆ど明らかにされていない。本研究では、独自の基盤技術をもとに、ラクト系ガングリオシドの観察用・解析用分子プローブの化学合成を行う。これらを用いた分子イメージングによりラクト系ガングリオシドと脂質ラフトの関係性を明らかにし、癌細胞の増殖・浸潤の分子基盤を解明する。さらに脂質ラフトの機能制御への応用を試みる。

Outline of Final Research Achievements

This study focuses on functions of the membrane domains (lipid rafts) formed by glycolipids (gangliosides) on tumor cells. Fluorescent gangliosides have been developed by chemical synthesis and applied for single-molecule imaging on the cells. The results revealed significant interactions of gangliosides to understand the functions of lipid rafts and their formation mechanisms.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究により、これまでは化学合成が困難であったガングリオシドの合成を簡便化し、ガングリオシドの蛍光プローブ開発を実現することができた。この蛍光プローブにより、これまでは機能が不明であり、癌の増殖・浸潤と関連の深いガングリオシドの生細胞上での挙動を初めて明らかにすることができた。本研究は癌の浸潤や増殖の機構の詳細な理解につながることが期待できる。

Research Products

• [Journal Article] Investigation of the Protection of the C4 Hydroxyl Group in Macrobicyclic Kdo Donors (2023)
  • Author(s): Shogo Hamajima, Naoko Komura, Hide-Nori Tanaka, Akihiro Imamura, Hideharu Ishida, Tsuyoshi Ichiyanagi and Hiromune Ando
  • Journal Title: Molecules Volume: 28 Issue: 1 Pages: 102-102
  • DOI: 10.3390/molecules28010102
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Fluorescent GD2 analog for single-molecule imaging (2023)
  • Author(s): Yamaguchi Eriko、Komura Naoko、Tanaka Hide-Nori、Imamura Akihiro、Ishida Hideharu、Groux-Degroote Sophie、M?hlenhoff Martina、Suzuki Kenichi G. N.、Ando Hiromune
  • Journal Title: Glycoconjugate Journal Volume: 40 Issue: 2 Pages: 247-257
  • DOI: 10.1007/s10719-023-10102-1
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Development of lacto-series ganglioside fluorescent probe using late-stage sialylation and behavior analysis with single-molecule imaging (2022)
  • Author(s): Takahashi Maina、Komura Naoko、Yoshida Yukako、Yamaguchi Eriko、Hasegawa Ami、Tanaka Hide-Nori、Imamura Akihiro、Ishida Hideharu、Suzuki Kenichi G. N.、Ando Hiromune
  • Journal Title: RSC Chemical Biology Volume: 3 Issue: 7 Pages: 868-885
  • DOI: 10.1039/d2cb00083k
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Chemical synthesis of sialoglyco-architectures (2022)
  • Author(s): Ando Hiromune、Komura Naoko、Tanaka Hide-Nori、Imamura Akihiro、Ishida Hideharu
  • Journal Title: Advances in carbohydrate chemistry and biochemistry Volume: 81 Pages: 31-56
  • DOI: 10.1016/bs.accb.2022.09.003
  • ISBN: 9780323985888
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Disposition of E-selectin-targeting liposomes in tumor spheroids with a perfusable vascular network (2022)
  • Author(s): Chantarasrivong Chanikarn、Okada Ryu、Yamane Yuuki、Yang Xue、Higuchi Yuriko、Konishi Miku、Komura Naoko、Ando Hiromune、Yokokawa Ryuji、Yamashita Fumiyoshi
  • Journal Title: Drug Metabolism and Pharmacokinetics Volume: 47 Pages: 100469-100469
  • DOI: 10.1016/j.dmpk.2022.100469
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Full Stereocontrol in α‐Glycosidation of 3‐Deoxy‐D-manno-2- octulosonic Acid (Kdo) Using Macrobicyclic Glycosyl Donors (2022)
  • Author(s): Shogo Hamajima, Naoko Komura, Hide-Nori Tanaka, Akihiro Imamura, Hideharu Ishida, Haruka Noguchi, Tsuyoshi Ichiyanagi, and Hiromune Ando
  • Journal Title: Organic Letters Volume: 24 Issue: 47 Pages: 8672-8676
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.2c03542
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Analysis of biochemical features of ST8 α-N-acetyl-neuraminide α2,8-sialyltransferase (St8sia) 5 isoforms (2022)
  • Author(s): Araki Erino、Hane Masaya、Hatanaka Rina、Kimura Ryota、Tsuda Kana、Konishi Miku、Komura Naoko、Ando Hiromune、Kitajima Ken、Sato Chihiro
  • Journal Title: Glycoconjugate Journal Volume: 39 Issue: 2 Pages: 291-302
  • DOI: 10.1007/s10719-021-10034-8
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Advanced Chemical Methods for Stereoselective Sialylation and Their Applications in Sialoglycan Syntheses (2021)
  • Author(s): Vibhute Amol M.、Komura Naoko、Tanaka Hide‐Nori、Imamura Akihiro、Ando Hiromune
  • Journal Title: The Chemical Record Volume: 21 Issue: 11 Pages: 3194-3223
  • DOI: 10.1002/tcr.202100080
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of Diverse Seleno‐Glycolipids <i>via</i> the Transacetalization of Selenoacetals (2021)
  • Author(s): Fukuo Hayata、Suzuki Tatsuya、Shimabukuro Junpei、Komura Naoko、Tanaka Hide‐Nori、Imamura Akihiro、Ishida Hideharu、Ando Hiromune
  • Journal Title: European Journal of Organic Chemistry Volume: 2021 Issue: 40 Pages: 5455-5467
  • DOI: 10.1002/ejoc.202100847
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] シアル酸含有糖鎖の合成と機能理解 脂質ラフト研究への応用 (2021)
  • Author(s): 河村 奈緒子
  • Journal Title: 化学と生物 Volume: 59 Pages: 418-425
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Efficient diversification of GM3 gangliosides via late-stage sialylation and dynamic glycan structural studies with 19F solid-state NMR (2020)
  • Author(s): Takahashi Maina、Shirasaki Junya、Komura Naoko、Sasaki Katsuaki、Tanaka Hide-Nori、Imamura Akihiro、Ishida Hideharu、Hanashima Shinya、Murata Michio、Ando Hiromune
  • Journal Title: Organic & Biomolecular Chemistry Volume: 18 Issue: 15 Pages: 2902-2913
  • DOI: 10.1039/d0ob00437e
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of Fluorescent Ganglioside GD3 and GQ1b Analogs for Elucidation of Raft-Associated Interactions (2020)
  • Author(s): M. Konishi, N. Komura, Y. Hirose, Y. Suganuma, H. N. Tanaka, A. Imamura, H. Ishida, K. G. N. Suzuki*, H. Ando*
  • Journal Title: The Journal of Organic Chemistry Volume: 85 Issue: 24 Pages: 15998-16013
  • DOI: 10.1021/acs.joc.0c01493
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Indirect synthetic route to α-L-fucosides via highly stereoselective construction of α-L-galactosides followed by C6-deoxygenation (2020)
  • Author(s): Hirotaka Tomida、Takuya Matsuhashi、Hide-Nori Tanaka、Naoko Komura、Hiromune Ando、Akihiro Imamura、Hideharu Ishida
  • Journal Title: Organic & Biomolecular Chemistry Volume: 18 Issue: 26 Pages: 5017-5033
  • DOI: 10.1039/d0ob01128b
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Homeostatic and pathogenic roles of GM3 ganglioside molecular species in TLR4 signaling in obesity (2020)
  • Author(s): Kanoh Hirotaka、Nitta Takahiro、Go Shinji、Inamori Kei‐ichiro、Veillon Lucas、Nihei Wataru、Fujii Mayu、Kabayama Kazuya、Shimoyama Atsushi、Fukase Koichi、Zonca Asia、Cattaneo Anna、Letizia Marilena、Ciampa Maria、Mauri Laura、Prinetti Alessandro、Sonnino Sandro、Suzuki Akemi、Inokuchi Jin‐ichi et. al.
  • Journal Title: The EMBO Journal Volume: － Issue: 12 Pages: 1-20
  • DOI: 10.15252/embj.2019101732
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Control of Lipid Bilayer Phases of Cell-Sized Liposomes by Surface-Engineered Plasmonic Nanoparticles (2020)
  • Author(s): Tomohiro Nobeyama、Kazuki Shigyou、Hirotaka Nakatsuji、Hiroshi Sugiyama、Naoko Komura、Hiromune Ando、Tsutomu Hamada、Tatsuya Murakami
  • Journal Title: Langmuir Volume: 36 Issue: 26 Pages: 7741-7746
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.0c00049
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 合成終盤の糖脂質のシアリル化によるガングリオシド蛍光プローブの合成と動態解明 (2023)
  • Author(s): 髙橋 舞菜、河村 奈緒子、田中 秀則、今村 彰宏、石田 秀治、鈴木 健一、安藤 弘宗
  • Organizer: 糖鎖科学中部拠点 第18回「若手の力」フォーラム
• [Presentation] 髄膜炎菌W135群由来シアル酸含有糖鎖の化学合成研究 (2023)
  • Author(s): 山本 洋、河村 奈緒子、加藤 雅大、田中 秀則、今村 彰宏、石田 秀治、安藤 弘宗
  • Organizer: 糖鎖科学中部拠点 第18回「若手の力」フォーラム
• [Presentation] 二環性シアル酸供与体による高分子担持受容体のグリコシル化反応の検討 (2023)
  • Author(s): 西尾 菜那子、河村 奈緒子、加藤 雅大、田中 秀則、今村 彰宏、石田 秀治、安藤 弘宗
  • Organizer: 糖鎖科学中部拠点 第18回「若手の力」フォーラム
• [Presentation] シアル酸含有糖鎖の化学合成とケミカルバイオロジーへの応用 (2023)
  • Author(s): 河村 奈緒子
  • Organizer: 日本農芸化学会2023年度大会
  • Invited
• [Presentation] 糖脂質の直接シアリル化を鍵反応としたガングリオシドプローブの効率的合成 (2023)
  • Author(s): 髙橋 舞菜、河村 奈緒子、鈴木 健一、田中 秀則、今村 彰宏、石田 秀治、安藤 弘宗
  • Organizer: 日本農芸化学会2023年度大会
• [Presentation] 髄膜炎菌W135群由来シアロ糖鎖の化学合成研究 (2023)
  • Author(s): 山本 洋、河村 奈緒子、加藤 雅大、田中 秀則、今村 彰宏、石田 秀治、安藤 弘宗
  • Organizer: 日本農芸化学会2023年度大会
• [Presentation] 二環性シアル酸供与体による高分子担持受容体のグリコシル化反応の有効性の検証 (2023)
  • Author(s): 西尾 菜那子、河村 奈緒子、加藤 雅大、田中 秀則、今村 彰宏、石田 秀治、安藤 弘宗
  • Organizer: 日本農芸化学会2023年度大会
• [Presentation] 架橋部にハロゲン置換を施した二環性シアル酸供与体の反応性の比較検証 (2023)
  • Author(s): 安武 作真、河村 奈緒子、宇田川 太郎、田中 秀則、今村 彰宏、石田 秀治、安藤 弘宗
  • Organizer: 日本農芸化学会2023年度大会
• [Presentation] Synthetic study of sialic acid-containing glycans derived from Neisseria meningitidis W135 (2022)
  • Author(s): Hiro Yamamoto, Naoko Komura, Masahiro Kato, Hide-Nori Tanaka, Akihiro Imamura, Hideharu Ishida, Hiromune Ando
  • Organizer: Sialoglyco 2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Investigation of the reactivities of halogen-substituted bicyclic sialic acid donors (2022)
  • Author(s): Sakuma Yasutake, Naoko Komura, Taro Udagawa, Hide-Nori Tanaka, Akihiro Imamura, Hideharu Ishida, Hiromune Ando
  • Organizer: Sialoglyco 2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of a fluorescent ganglioside probe for single-molecule imaging via late-stage sialylation (2022)
  • Author(s): Maina Takahashi, Naoko Komura, Hide-Nori Tanaka, Akihiro Imamura, Hideharu Ishida, Kenichi G. N. Suzuki, Hiromune Ando
  • Organizer: Sialoglyco 2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of a fluorescent GD2 analog for single molecule imaging (2022)
  • Author(s): Eriko Yamaguchi, Naoko Komura, Hide-Nori Tanaka, Akihiro Imamura, Hideharu Ishida, Sophie Groux-Degroote, Martina Muehlenhoff, Hiromune Ando
  • Organizer: Sialoglyco 2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of sialic acid chemistry and its application for biological study (2022)
  • Author(s): Naoko Komura
  • Organizer: Young Researcher Award Lecture 2020 (30th International Carbohydrate Symposium)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Efficient synthesis of lacto-series probe via late-stage sialylation and behaviour analysis with single-molecule imaging (2022)
  • Author(s): Maina Takahashi, Naoko Komura, Hide-Nori Tanaka, Akihiro Imamura, Hideharu Ishida, Kenichi G. N. Suzuki, Hiromune Ando
  • Organizer: 30th International Carbohydrate Symposium
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 完全なα選択的シアリル化反応を用いたシアロ糖鎖の合成研究 (2022)
  • Author(s): 河村 奈緒子、田中 秀則、今村 彰宏、石田 秀治、安藤 弘宗
  • Organizer: 第41回日本糖質学会年会
• [Presentation] 二環性Kdo 供与体を用いた完全なα選択的Kdo グリコシド化法の確立 (2022)
  • Author(s): 濵島 将伍、野口 晴佳、河村 奈緒子、田中 秀則、今村 彰宏、石田 秀治、一柳 剛、安藤 弘宗
  • Organizer: 第41回日本糖質学会年会
• [Presentation] 髄膜炎菌Neisseria meningitidis W135 由来シアル酸含有糖鎖の化学合成研究 (2022)
  • Author(s): 山本 洋、河村 奈緒子、加藤 雅大、田中 秀則、今村 彰宏、石田 秀治、安藤 弘宗
  • Organizer: 第41回日本糖質学会年会
• [Presentation] ハロゲン置換を施した二環性シアル酸供与体の反応性の検証 (2022)
  • Author(s): 安武 作真、河村 奈緒子、宇田川 太郎、田中 秀則、今村 彰宏、石田 秀治、安藤 弘宗
  • Organizer: 第41回日本糖質学会年会
• [Presentation] シアル酸含有糖鎖の合成研究と細胞膜ドメイン解析への応用 (2022)
  • Author(s): 河村奈緒子
  • Organizer: 第9回ABC-InfO（「生体適合化学の進歩」インタラクティブフォーラム）
• [Presentation] 架橋部ハロゲン置換が二環性シアル酸供与体の反応性にもたらす効果の検証 (2022)
  • Author(s): 安武作真、河村奈緒子、宇田川太郎、田中秀則 、今村彰宏、石田秀治、安藤弘宗
  • Organizer: 日本農芸化学会2022年度大会
• [Presentation] 二環性シアル酸を用いたα(2,9)ポリシアル酸の合成 (2022)
  • Author(s): 加藤雅大、河村奈緒子、田中秀則、今村彰宏、石田秀治、安藤弘宗
  • Organizer: 日本農芸化学会2022年度大会
• [Presentation] 新規合成法を用いたラクト系スフィンゴ糖脂質プローブの創製と挙動解析 (2022)
  • Author(s): 髙橋舞菜、河村奈緒子、鈴木健一、田中秀則、今村彰宏、石田秀治、安藤弘宗
  • Organizer: 日本農芸化学会2022年度大会
• [Presentation] 二環性シアル酸を利用したα(2,9)ポリシアル酸の合成研究 (2021)
  • Author(s): 加藤雅大、白崎淳哉、河村奈緒子、田中秀則、今村彰宏、石田秀治、安藤弘宗
  • Organizer: 第40回日本糖質学会年会
• [Presentation] 合成終盤での糖脂質のシアリル化によるラクト系ガングリオシドプローブの合成 (2021)
  • Author(s): 髙橋舞菜、河村奈緒子、田中秀則、今村彰宏、石田秀治、安藤弘宗
  • Organizer: 第40回日本糖質学会年会
• [Presentation] Development and applications of a fully stereoselective α-sialidation method (2021)
  • Author(s): Naoko Komura, Hide-Nori Tanaka, Akihiro Imamura, Hideharu Ishida, Hiromune Ando
  • Organizer: Pacifichem 2021
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Efficient synthesis of ganglioside analogs via late-stage sialylation (2021)
  • Author(s): Maina Takahashi, Junya Shirasaki, Naoko Komura, Hide-Nori Tanaka, Akihiro Imamura, Hideharu Ishida, Hiromune Ando
  • Organizer: Pacifichem 2021
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] シアル酸含有糖鎖の合成研究および細胞膜ドメイン解析のための糖脂質プローブの開発 (2020)
  • Author(s): 河村奈緒子
  • Organizer: 日本農芸化学会中部支部第188回例会 2020年度農芸化学若手女性研究者賞受賞講演
  • Invited
• [Presentation] シアル酸含有糖鎖の合成研究および細胞膜ドメイン解析のための糖脂質プローブの開発 (2020)
  • Author(s): 河村奈緒子
  • Organizer: 2020年度農芸化学若手女性研究者賞受賞講演
  • Invited