細胞の老化や病変における糖鎖マーカーの探索と薬剤スクリーニング

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K05838
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 畑中 研一 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (70167584)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 細胞老化 / 糖鎖合成 / ガングリオシド / 糖鎖プライマー法 / 腎ガン細棒 / 糖転移酵素 / 阻害剤

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、糖鎖プライマー法を用いて、培養細胞の糖鎖合成をモニターし、細胞老化によって糖鎖構造にどのような変化がもたら されるのかを明らかにすることを試みた。累積分裂回数(PDL)の異なるヒト正常線維芽細胞TIG-1に対し、様々なスフィンゴ糖脂質の前 駆体であるラクトシルセラミドを模したアルキルラクトシドを投与し、48時間培養した後、培地から糖鎖伸長生成物を逆相SPEで抽出 し、イオン交換SPEによって酸性化合物と中性化合物を分離した。順相カラムを用いたLC-MSにより構造解析を行い、検出された各化合 物のマスクロマトグラムのピーク面積を基にして、若い細胞(PDLが40程度)と老化細胞(PDLが60以上)との間で、糖鎖伸長生成物の 定量比較を行なった。その結果、老化細胞におけるガングリオシドGM2型糖鎖の増加や、中性糖脂質Gb3型糖鎖の蓄積が示唆された。
また、悪性度が高い腎細胞ガンに特異的に高発現し、その悪政度亢進に関わる事が示唆されている糖鎖に着目し、糖アナログを用いた糖転移酵素阻害剤を用いてその発現量を抑制することで腎細胞ガンの悪性度を低減させることを目的として研究を行なった。N-アセチルガラクトサミンの４位のヒドロキシ基をフッ素原子で置換した４ーFGalNAcと６位のヒドロキシ基をフッ素原子で置換した６ーFGalNAcを合成し、活性を調べた。先ず細胞毒性がないことを確かめ、糖鎖プライマー法を用いて、悪性度の高い腎ガン細胞の糖鎖合成への影響を調べたところ、６ーFGalNAcが細胞内の糖鎖生合成に影響を及ぼすのに対して、４ーFGalNAcは影響しないことが分かった。６ーFGalNAcによって発現量が制御された糖鎖の構造は解析中である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究では、生体における老化やガン化が糖鎖構造にどのように反映されるのかについて「糖鎖プライマー法」を用いて細胞レベル で解析する。それによって、老化やガン化の指標となる糖鎖を見つけ出すことを目的とする。 本年度は、上記目的に沿って、培養細胞の糖鎖合成をモニターし、細胞老化によって糖鎖構造にどのような変化がもたらされるのか を明らかにすることを試みた。また、ガンの悪性化に伴なう糖鎖構造を制御する化合物を設計・合成して、ガン細胞の糖鎖合成に与える影響について調べた。
以上の結果より、研究は概ね順調に進展していると言える。

Strategy for Future Research Activity

細胞の老化に伴う糖鎖組成の変化を明らかにする研究においては、過酸化水素などの老化誘導因子を投与した際の細胞老化を糖鎖組 成の変化によってモニタリングし、細胞老化を誘導する条件を明らかにする。 一方、細胞のガン化や悪性化に伴う糖鎖構造の変化を明らかにする研究においては、細胞のガン化に伴う糖脂質組成の変化(特に、 末端にガラクトースやN-アセチルガラクトサミンを有する糖鎖の量)を調べる。また、ガン細胞の悪性化を亢進するとされる糖鎖の制 御を行い、新規な抗ガン剤開発の足がかりとする。具体的には、N-アセチルガラクトサミン転移酵素の阻害剤となる化合物(フッ素化 N-アセチルガラクトサミン)を合成し、悪性化ガン細胞における糖鎖合成を制御することを試みる。