Study on the structure and function of glycans in target proteins for moving toward individualized medicine using antibody drugs

• Project/Area Number: 26293037
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Partial Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Medical pharmacy
• Research Institution: Yokohama City University (2015-2016); National Institute of Health Sciences (2014)
• Principal Investigator: Kawasaki Nana 横浜市立大学, 生命医科学研究科, 教授 (20186167)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小川 久美子 国立医薬品食品衛生研究所, 病理部, 部長 (70254282) ; 多田 稔 国立医薬品食品衛生研究所, 生物薬品部, 室長 (50506954) ; 石井 明子 国立医薬品食品衛生研究所, 生物薬品部, 室長 (50291117)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥16,900,000 (Direct Cost: ¥13,000,000、Indirect Cost: ¥3,900,000); Fiscal Year 2016: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000); Fiscal Year 2015: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000); Fiscal Year 2014: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
• Keywords: 糖鎖 / 質量分析 / EGF受容体 / 抗体医薬品 / 個別化医療 / 薬効 / 体内動態

Outline of Final Research Achievements

For individualized medicine using monoclonal antibody drugs (mAbs)， it is important to clarify the diversity of target molecules for mAbs and the relationship between the diversity and efficacy and safety of mAb products. To elucidate the glycan diversity on target proteins for mAbs， we developed an analytical method for the site-specific glycosylation of membrane proteins; this method comprised the extraction of target proteins from the membrane fraction by immunoprecipitation with mAbs， trypsin digestion， glycopeptide enrichment by acetone precipitation， and LC/MS. Using the method， we successfully demonstrated the glycosylation at 5 sites of EGFR in A431 cells. It was suggested that Asn 528 is attached to unique glycans bearing both 7-9 GlcNAc and 2-6 Fuc residues. We also showed the site-specific glycosylation of the Fc gamma receptor IIIb expressed in Baby hamster kidney cells and in human serum.

Research Products

• [Journal Article] Characterization of Glycoproteins Expressing the Blood Group H Type 1 Epitope on Human Induced Pluripotent Stem (hiPS) Cells (2016)
  • Author(s): Nakao, H., Matsumoto, S., Nagai, Y., Kojima, A., Toyoda, H., Hashii, N., Takakura, D., Kawasaki, N., Yamaguchi, T., Kawabata, K., Kawasaki, N., Kawasaki, T.
  • Journal Title: Glycoconjugate J Volume: 19 Issue: 6 Pages: 1-9
  • DOI: 10.1007/s10719-016-9710-2
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Sialylation converts arthritogenic IgG into inhibitors of collagen-induced arthritis. (2016)
  • Author(s): Ohmi Y, Ise W, Harazono A, Takakura D, Fukuyama H, Baba Y, Narazaki M, Shoda H, Takahashi N, Ohkawa Y, Ji S, Sugiyama F, Fujio K, Kumanogoh A, Yamamoto K, Kawasaki N, Kurosaki T, Takahashi Y, Furukawa K.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: in press Issue: 1 Pages: 11205-11205
  • DOI: 10.1038/ncomms11205
  • NAID: 120007135549
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Membrane glycoproteomics of fetal lung fibroblasts using LC/MS. (2016)
  • Author(s): D. Takakura, M. Tada, and N. Kawasaki
  • Journal Title: Proteomics Volume: 16 Issue: 1 Pages: 47-59
  • DOI: 10.1002/pmic.201500003
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Comparison of analytical methods for profiling N- and O-linked glycans from cultured cell lines. HUPO Human Disease Glycomics/Proteome Initiative multi-institutional study. (2015)
  • Author(s): Ito H,Kaji H,Togayachi A,Azadi P,Ishihara M,Geyer R, Galuska C,Geyer H,Kakehi K,Kinoshita M,Karlsson NG,Jin C,Kato K,Yagi H,Kondo S,Kawasaki N,Hashii N,Kolarich D,Stavenhagen K,Packer NH,Thaysen-Andersen M,Nakano M,Taniguchi N,Kurimoto A,Wada Y,Tajiri M,Yang P,Cao W,Li H,Rudd PM,Narimatsu H.
  • Journal Title: Glycoconjugate J Volume: Oct 28
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] バイオ医薬品の現状と展望 (2015)
  • Author(s): 石井明子，川崎ナナ
  • Journal Title: ファルマシア Volume: 51 Pages: 403-407
  • NAID: 130007448152
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Site-Specific Classification of N-Linked Oligosaccharides of the Extracellular Regions of Fcg Receptor IIIb Expressed in Baby Hamster Kidney Cells. (2014)
  • Author(s): Kawasaki N, Okumoto T, Yamaguchi Y, Takahashi N, Fridman WH, Sautѐs-Fridman C, Yagi H, Kato K
  • Journal Title: J. Glycomics Lipidomics Volume: 4(2) Pages: 1000116-1000116
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 乳がん細胞膜糖タンパク質の部位特異的なN-型糖鎖変化 (2016)
  • Author(s): 吉田晴香、高倉大輔、川崎ナナ
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
  • Year and Date: 2016-11-30
• [Presentation] 糖鎖特異的ヒトiPS細胞傷害性抗体の認識するiPS 細胞糖タンパク質の解析 (2016)
  • Author(s): 川嵜伸子、中尾広美、永井裕子、小嶋絢、豊田英尚、橋井則貴、高倉大輔、川崎ナナ、山口朋子、川端健二、川嵜敏祐
  • Organizer: 第89回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県・仙台市)
  • Year and Date: 2016-09-25
• [Presentation] 関節リウマチ抗原特異的抗体上のシアル酸はII型コラーゲン誘導型関節炎を抑制する (2016)
  • Author(s): 大海雄介、伊勢渉、原園景、高倉大輔、福山英啓、川崎ナナ、河原敏男、黒崎知博、高橋宜聖、古川鋼一
  • Organizer: 第89回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県・仙台市)
  • Year and Date: 2016-09-25
• [Presentation] 関節炎惹起性IgGのシアル酸修飾はコラーゲン誘導型関節炎の抑制機能を付与する (2016)
  • Author(s): 大海雄介、伊勢渉、原園景、高倉大輔、福山英啓、川崎ナナ、河原敏男、黒崎知博、高橋宜聖、古川鋼一
  • Organizer: 第35回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 高知市文化プラザ かるぽーと(高知県・高知市)
  • Year and Date: 2016-09-01
• [Presentation] ヒト血清由来の可溶型Fc&#61543レセプターIIIbの部位特異的なN型糖鎖の構造解析 (2016)
  • Author(s): 矢木宏和、高倉大輔、Lubka T. Roumenina、 Wolf Herman Fridman、Catherine Sautès-Fridman、川崎ナナ、加藤晃一
  • Organizer: 第35回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 高知市文化プラザ かるぽーと(高知県・高知市)
  • Year and Date: 2016-09-01
• [Presentation] 乳がん細胞糖タンパク質のミクロ不均一性変化の解析 (2016)
  • Author(s): 高倉大輔、吉田晴香、川崎ナナ
  • Organizer: 第35回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 高知市文化プラザ かるぽーと(高知県・高知市)
  • Year and Date: 2016-09-01
• [Presentation] グライコプロテオミクス技術による乳がん細胞中の糖タンパク質の腫瘍関連グリコフォーム解析 (2016)
  • Author(s): 髙倉大輔、吉田晴香、川崎ナナ
  • Organizer: 日本プロテオーム学会2016年会
  • Place of Presentation: 北里大学薬学部(東京都・港区)
  • Year and Date: 2016-07-28
• [Presentation] 質量分析による生体糖タンパク質解析のフロンティア． (2016)
  • Author(s): 川崎ナナ
  • Organizer: 第64回質量分析総合討論会
  • Place of Presentation: ホテル阪急エキスポパーク(大阪府・吹田市)
  • Year and Date: 2016-05-18
• [Presentation] 膜グライコミクス技術の確立 (2015)
  • Author(s): 高倉大輔，川崎ナナ
  • Organizer: 糖質学会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-07-31
• [Presentation] 糖タンパク質分析技術の開発 (2015)
  • Author(s): 川崎ナナ，高倉大輔
  • Organizer: 日本プロテオーム学会
  • Place of Presentation: 熊本
  • Year and Date: 2015-07-23
  • Invited
• [Presentation] 躍進する抗体医薬品－現状と課題 (2014)
  • Author(s): 川崎ナナ
  • Organizer: 第58回日本薬学会関東支部大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-10-04
  • Invited
• [Presentation] アセトン濃縮とLC/MSによる糖ペプチドの選択的プロファイリングと膜グライコミクスへの応用 (2014)
  • Author(s): 高倉大輔，多田 稔，川崎ナナ
  • Organizer: 日本プロテオーム学会2014年会
  • Place of Presentation: つくば
  • Year and Date: 2014-07-17 – 2014-07-18
• [Book] 日本薬局方技術情報2016 (JPTI 2016), 一般試験法「糖鎖試験法」 (2016)
  • Author(s): 川崎ナナ
  • Total Pages: 1388
  • Publisher: 株式会社じほう
• [Book] 日本薬局方技術情報2016 (JPTI 2016), 参考情報「単糖分析及びオリゴ糖分析/糖鎖プロファイル法」 (2016)
  • Author(s): 川崎ナナ
  • Total Pages: 1388
  • Publisher: 株式会社じほう
• [Book] 日本薬局方技術情報2016 (JPTI 2016), 参考情報「ペプチド及びタンパク質の質量分析」 (2016)
  • Author(s): 川崎ナナ
  • Total Pages: 1388
  • Publisher: 株式会社じほう
• [Remarks] 創薬再生科学研究室 川崎ナナグループ - 横浜市立大学鶴見キャンパス
  • URL: http://www.tsurumi.yokohama-cu.ac.jp/proteome/nana/japanese/index.html