幹細胞糖鎖の機能解析と再生医療に貢献する新規糖鎖工学技術の開発

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25712039
• 研究種目: 若手研究(A)
• 研究機関: 独立行政法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 舘野 浩章 独立行政法人産業技術総合研究所, 幹細胞工学研究センター, 主任研究員 (30450670)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 糖鎖 / 幹細胞 / レクチン

研究概要

第３の生命鎖と呼ばれる糖鎖は細胞間相互作用を媒介することにより多くの生命現象に関係している。再生医療のための細胞源として期待される多能性幹細胞表面も糖鎖で覆われているが、その構造や機能は十分には理解されていない。研究代表者らはこ多能性幹細胞の網羅的糖鎖解析の結果、多能性幹細胞に特異的に反応する新規プローブレクチン（rBC2LCN）の発見に至っている。本研究ではrBC2LCNが認識する新規未分化糖鎖マーカーの構造と機能を明らかにするとともに、糖鎖・レクチン工学を活用した再生医療に貢献する新技術を開発することを目的とする。本年度はrBC2LCNが認識する新規未分化糖鎖マーカーの構造解析を行った。その結果、iPS細胞に発現する糖タンパク質リガンドとして、ポドカリキシンを同定した。更にiPS細胞に発現するrBC2LCNの糖鎖リガンドとして、Hタイプ３含有糖鎖の構造を決定した。これらについては国際誌に発表した。またポドカリキシンのiPS細胞における機能を明らかにするために、ヒトiPS細胞へのsiRNA導入方法の最適化を行った。次に最適化した方法を用いてポドカリキシンに対するsiRNA導入法を検討した。また、rBC2LCNの結晶構造を解析するためにrBC2LCNの結晶化方法の検討を行った。更にiPS細胞表面糖鎖に関する微細構造情報を取得するために、電子顕微鏡観察を行い、重要な構造情報を得た。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初予定していたrBC2LCNのリガンド同定を実現するだけでなく、H26年度以降に予定していた実験計画である機能解析や結晶構造解析についても、前倒しで一定の成果を挙げた。更に、当初予定していなかった電子顕微鏡観察を行うことで、iPS細胞の構造に関する大変興味深い研究結果を得た。

今後の研究の推進方策

rBC2LCNリガンドの発現を抑制したときにiPS細胞の未分化性における影響について調べる。またrBC2LCNの結晶構造を明らかにして、精密糖鎖認識機構を明らかにする。更に、rBC2LCNを用いた新たなiPS細胞工学技術の開発も検討する。

次年度の研究費の使用計画

予定していた研究支援員の雇用の必要がなくなったため、残額が生じた。
研究に必要となる物品の購入に使用する。

研究成果

• [雑誌論文] A medium hyperglycosylated podocalyxin enables noninvasive and quantitative detection of tumorigenic human pluripotent stem cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Tateno H, Onuma Y, Ito Y, Hiemori K, Aiki Y, Shimizu M, Higuchi K, Fukuda M, Warashina M, Honda S, Asashima M, Hirabayashi J.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 4 ページ: 4069
  • DOI: 10.1038/srep04069
  • 査読あり
• [雑誌論文] 先端糖鎖プロファイリング技術による新規未分化細胞マーカーの発見とレクチン育種 (2014)
  • 著者名/発表者名: 平林淳、舘野浩章
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 52 ページ: 40~47
• [雑誌論文] Terminal N-acetylgalactosamine-specific leguminous lectin from Wisteria japonica as a probe for human lung squamous cell carcinoma (2013)
  • 著者名/発表者名: Soga K, Teruya F, Tateno H, Hirabayashi J, Yamamoto K
  • 雑誌名: 10.1371/journal.pone.0083886 巻: 8 ページ: e83886
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0083886
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conformational change of a unique sequence in a fungal galectin from Agrocybe cylindracea controls glycan ligand-binding specificity (2013)
  • 著者名/発表者名: Kuwabara N, Hu D, Tateno H, Makyio H, Hirabayashi J, Kato R
  • 雑誌名: FEBS Letter 巻: 587 ページ: 3620~3625
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2013.08.046
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tailoring GalNAcα1-3Galβ-specific lectins from a multi-specific fungal galectin: dramatic change of carbohydrate specificity by a single amino-acid substitution (2013)
  • 著者名/発表者名: Hu D, Tateno H, Sato T, Narimatsu H, Hirabayashi J
  • 雑誌名: Biochemical Journal 巻: 453 ページ: 261~270
  • DOI: 10.1042/BJ20121901
  • 査読あり
• [雑誌論文] Podocalyxin is a glycoprotein ligand of the human pluripotent stem cell-specific probe rBC2LCN (2013)
  • 著者名/発表者名: Tateno H, Matsushima A, Hiemori K, Onuma Y, Ito Y, Hasehira K, Nishimura K, Ohtaka M, Takayasu S, Nakanishi M, Ikehara Y, Nakanishi M, Ohnuma K, Chan T, Toyoda M, Akutsu H, Umezawa A, Asashima M, Hirabayashi J
  • 雑誌名: Stem Cells Translational Medicine 巻: 4 ページ: 265~273
  • DOI: 10.5966/sctm.2012-0154
  • 査読あり
• [雑誌論文] 特異的レクチンを利用したヒト幹細胞の簡便な品質管理法の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 伊藤弓弦、舘野浩章、小沼泰子、平林淳
  • 雑誌名: バイオサイエンスとインダストリー(B&I) 巻: 71 ページ: 432~433
• [雑誌論文] ヒトiPS・ES細胞特異的プローブrBC2LCNの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 舘野浩章
  • 雑誌名: 和光純薬時報 巻: 81 ページ: 2~3
• [雑誌論文] The Cellular Glycome of Human Induced Pluripotent Stem Cells and Their Specific Probe rBC2LCN (2013)
  • 著者名/発表者名: 舘野浩章、平林淳
  • 雑誌名: TRENDS IN GLYCOSCIENCE AND GLYCOTECHNOLOGY 巻: 26 ページ: 1~35
• [学会発表] 新規未分化細胞特異的プローブ・rBC2LCNの標的分子解明と生細胞イメージングへの応用
  • 著者名/発表者名: 舘野浩章、小沼泰子、伊藤弓弦、浅島誠、平林淳
  • 学会等名: 第32回日本糖質学会
  • 発表場所: 大阪国際交流センター
• [学会発表] 高密度レクチンアレイによる新規未分化マーカーrBC2LCNの発見
  • 著者名/発表者名: 舘野浩章
  • 学会等名: BIOtech2013
  • 発表場所: 東京ビッグサイト
  • 招待講演
• [学会発表] DISCOVERY OF A NOVEL PLURIPOTENCY MARKER BC2LCN USING LECTIN MICROARRAY
  • 著者名/発表者名: 舘野浩章、小沼泰子、伊藤弓弦、浅島誠、平林淳
  • 学会等名: ISSCR 11th Annual Meeting
  • 発表場所: ボストン
• [学会発表] rBC2LCN, a powerful lectin probe for human pluripotent stem cells
  • 著者名/発表者名: 小沼泰子、舘野浩章、、平林淳、伊藤弓弦、浅島誠
  • 学会等名: ISSCR 11th Annual Meeting
  • 発表場所: ボストン
• [学会発表] ポドカリキシンは新規ヒトiPS/ES細胞特異的プローブrBC2LCNの糖タンパク質リガンドである
  • 著者名/発表者名: 舘野浩章、小沼泰子、伊藤弓弦、浅島誠、平林淳
  • 学会等名: 第86回日本生化学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [備考] 再生医療に用いる細胞の安全性を培養液で検査することが可能に
  • URL: http://www.aist.go.jp/aist_j/new_research/nr20140217/nr20140217.html