国立先端科学技术研究所（AIST，院长：吉川博之）开发了世界上第一台使用倏逝波激发荧光检测方法的扫描仪和利用凝集素微阵列的糖链分析系统。这项研究是新能源和工业技术开发组织 (NEDO) 赞助的糖工程项目的一部分。

该开发是与Moritex Co Ltd（首席执行官，盛田繁之）合作进行的，通过将Moritex的指定扫描仪（SCAN III，前日本激光电子实验室有限公司，于2004年并入Moritex）与AIST开发的凝集素固定技术相结合，制造了高性能凝集素阵列系统。

我们的技术不仅可以广泛应用于糖链、糖肽、抗体等精制产品，还可以应用于血液等临床标本，从而可以进一步加速糖蛋白工程在医疗技术中的应用。该作品将发表在最新一期（11月）的自然方法，并将在 11 月 22 日在 Toranomon Pastral 举行的生物技术研讨会上发表。

凝集素微阵列	糖链分析扫描仪	分析数据

人类基因组序列确定后，蛋白质组分析作为后基因组研究引起了人们的关注。然而，被称为“糖链”的信息聚合物附着在人体中大多数起作用的蛋白质上，因此，如果仅研究裸露的蛋白质，则永远无法理解生命功能的机制。

糖链被认为通过确定蛋白质的稳定性及其目的地（进入细胞的何处）以及调节蛋白质的功能来控制细胞社会。如果糖链没有形成，生成和分化就不会正常发生，神经或运动系统也会异常工作。

另一方面，并非所有附着在蛋白质上的糖链都必然发挥重要作用；例如，血型糖链对生命维持的影响很小。由于糖链与所有生命活动密切相关，仅用局部现象无法解释整体情况。

细胞表面的糖链被称为“细胞的表面”，根据细胞种类和状态分别具有不同的特征。这是因为合成糖链的基因组(糖链基因)的转换对于每个细胞是不同的。此外，肿瘤标志物等生物标志物可以为我们的生活提供非常重要的诊断指导原则，特别是在当今的老龄化社会。

大多数生物标志物被认为是糖链。因此，在附着于蛋白质的糖链中寻找与癌症和生成等生物功能密切相关的功能性糖链非常重要。为此，需要快速、方便、精确的糖链结构分析技术。然而，糖链的分支结构比蛋白质或核酸的单行结构复杂得多。

然而，确定的基因组序列无法预测与蛋白质结合的糖链结构，因此对糖链的直接分析至关重要。到目前为止，许多生命科学研究人员都将分析留到以后进行，因为分析的难度和复杂性。

最近，糖链的重要性已得到认识，糖链结构分析技术开发的全球竞争日趋激烈。其中，美国在NIH（国立卫生研究院）的巨额预算基础上组建了一个世界级的联合体，并取得了显着的成果。

作为促进糖链分析的驱动力之一，糖链排列技术（糖链阵列或尖端）已在美国和许多其他国家得到发展。糖链阵列对于凝集素和毒素等糖蛋白的结构分析非常有用，但不能直接用于糖链的结构分析。

通常，为了直接分析糖链结构，使用串联型质谱方法。然而，这些方法不一定是万能的。事实上，不仅是整个糖蛋白和肽，而且是混合物质的异构体鉴定和分析也很困难。

这项研究是在 NEDO“糖蛋白工程项目”的支持下进行的。

我们使用糖链分析方法来分析链结构。该方法准备的数据集呈现多种蛋白质（凝集素）的结合状态，这些蛋白质可以轻松地与糖链结合。一个数据集意味着一条糖链和几十种凝集素之间的一组结合力。由于数据集具有多种糖链结构特征，通过与之前准备的数据集进行比较，可以快速提取糖链结构信息的关键点（例如支化程度、结合类型、是否存在末端修饰），从而实现对许多样本的快速分析。

由于糖链和凝集素之间的结合力较弱，在阵列上发生结合反应后，如果进行洗涤处理（通常对DNA阵列或抗体阵列进行），糖链很容易从阵列上脱离。抗原抗体反应的结合常数为10⁸-10⁹M^-1，而凝集素-糖链反应的常数为 10⁴-10⁷M^-1.

我们注意到一种特殊的光，称为“倏逝光波”（近场光），在数百纳米的范围内泄漏到基质表面上，并认为，如果利用这种波作为荧光的激发光，则无需清洗即可检测到仅与固定在载玻片上的凝集素结合的荧光糖链。

我们与Nippon Laser & Electronics Lab Co Ltd（现为Moritex Co Ltd）进行了联合研究，因为他们拥有这项研究所需的技术。因此，我们成功地实时、高灵敏度地检测由绿色荧光试剂 Cy₃，在凝集素微阵列上，如图所示。

糖链（糖蛋白）与 40 种凝集素的结合常数理论上可以统一估算。虽然世界上有几个团队在开发凝集素微阵列技术，但我们的微阵列系统是独一无二的，因为它具有高精度的分析性能，能够清楚地检测甚至微弱的结合相互作用。

此外，我们的凝集素微阵列系统还有一个相当大的优势，就是我们使用我们之前开发的正面亲和层析方法获得了40种固定凝集素糖链特异性的精确数据（参见今日 AIST（时事通讯）第 4 卷，第 1 期）。

利用该技术，我们已经测定了100多种标准糖链与100多种凝集素的结合常数，因此我们可以通过生物信息学有效、高可靠性地评估从凝集素阵列获得的信号的含义。

由于各个凝集素的糖链亲和力被存储为数据库，我们可以使用从糖链分析扫描仪获得的有关糖链的数据来大致分析糖链的结构特征。凝集素专门识别糖链结构的一部分，因此，如果仅使用一系列各种凝集素，我们就可以通过分析从扫描仪获得的数据模式来预测糖链的结构。

重要的一点是，具有不同糖链结构的糖蛋白具有不同的特征（结合模式）。不需要确定整个复杂的链结构，可以大大加快糖链识别的速度。这一点对于寻找糖链生物标志物来说是一个极其有用的优势。

如果糖链结构的变化是由疾病引起的，则必须检查许多样本来证明这一点。糖链结构的高速分析是我们开发的糖链分析扫描仪的主要特点。