米乐m6官方网站（所长野间口裕）（以下简称“AIST”）糖医学工程研究中心[研究中心主任成松久]研究中心副主任平林淳和凝集素应用开发组[研究组组长平林厚]研究员立野弘明是
聚糖分析通过技术，通过引入重编程基因
iPS 细胞创建完成后，所有基因的表达模式为“
重新编程”，而且iPS细胞表面的糖链结构也同时被“重新编程”。
聚糖根据发育阶段和环境变化而急剧变化，因此预计iPS细胞等干细胞的未分化状态的维持与糖链结构之间存在关系。因此，由不同来源的亲本细胞产生的 iPS 细胞，凝集素微阵列，iPS 细胞ES细胞具有共同的新聚糖标记，iPS细胞表面的糖链结构被“重新编程”，并且小鼠来源的蛋白质用于生成iPS细胞饲养细胞检测污染凝集素这些技术能够利用糖链分析技术对各种干细胞进行质量和安全性评估，并有望为再生医学的实际应用做出贡献。
该结果详情请参见《美国生物化学与分子生物学会杂志》生物化学杂志2011 年 6 月号发布（4 月 6 日电子版发布）。
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图1 各种细胞的聚糖谱（簇分析）
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不同来源的体细胞（蓝色）对于每个组织具有不同的轮廓，但由这些体细胞产生的 iPS 细胞（红色）和 ES 细胞（绿色）显示出几乎相同的聚糖结构轮廓（各自在图中显示为垂直条纹图案）。
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与从人类受精卵中制备的ES细胞不同，iPS细胞是多能干细胞，可以从皮肤或血液中获得的自身体细胞制备，因此它们对再生医学和药物发现开发抱有很高的期望。然而，由于制备iPS细胞时一般会使用癌基因，因此癌化问题不可避免。另一方面，糖链被认为是“细胞的面孔”，人们早就知道其结构在发育阶段会发生显着的变化，并且与癌症的形成也密切相关。因此，专家经常讨论基因重编程过程中糖链的整体结构如何变化，以及这与未分化有何关系。然而，目前还没有具体的方法来分析这一点，而且到目前为止，对干细胞（包括 iPS 细胞）的聚糖分析还很少。如果简单聚糖评估的新技术能够用于评估iPS细胞等干细胞，预计它将成为确定安全性和有效性的新评估轴，并有助于干细胞的实际应用。
聚糖具有基于支链结构和立体异构差异的复杂结构，并且聚糖结构的合成控制与细胞类型和条件（发育阶段、癌变等）密切相关。因此，分析方法也复杂且耗时。迄今为止，AIST已经建立了聚糖基因、聚糖合成机器人、聚糖快速痕量分析系统等新的分析方法。作为其结构分析的一部分，我们制备了多种易于与糖链结合的蛋白质（凝集素），并研究了将这些蛋白质与糖链之间的键作为数据集相互比较的糖链分析技术，并开发了能够进行高精度分析的系统。 (
2005 年 11 月 18 日日产 AIST 新闻稿）
该研究成果是新能源产业技术综合开发机构“促进iPS细胞等干细胞产业化应用基础技术开发项目”的一部分。
为了提高凝集素微阵列的性能，我们增加了凝集素的数量，开发了“高密度凝集素微阵列”，其中将包括重组凝集素在内的96种凝集素固定在载玻片上（图2）。当四个重编程基因（Oct4、Sox2、c-Myc 和 Klf4）被引入体细胞时，就会发生基因表达重编程，从而产生具有未分化特性和无限增殖特性的 iPS 细胞。利用新开发的凝集素微阵列，我们对此时细胞上糖链变化的聚糖谱进行了对比分析，发现细胞上的糖链也发生了重新编程（图1）。
我们与国家儿童健康与发展中心合作，从四种不同组织（羊膜、子宫内膜、胎肺和胎盘动脉）中生成了 114 种 iPS 细胞，并测量了它们的聚糖谱。尽管最初的体细胞根据组织的不同而具有不同的聚糖谱，但所创建的 iPS 细胞都显示出几乎相同的聚糖谱，这表明重编程基因的引入创建了统一的聚糖结构。参与糖链合成的基因的表达分析也支持了这一点。此外，iPS 细胞的聚糖谱几乎与源自受精卵（另一种多能干细胞）的 ES 细胞相同。这表明糖链结构与干细胞的未分化状态有关，但有两种可能：要么糖链结构的变化是未分化状态的“结果”，要么糖链是主动维持未分化状态的某种“原因”。
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图2 本次开发的高密度凝集素微阵列
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通过这项研究，我们发现了一种凝集素，它与所有未分化细胞（114种iPS细胞和9种ES细胞）发生反应，但与原始四种体细胞（源自羊膜、子宫内膜、胎肺和胎盘动脉）完全不发生反应（图3）。这种凝集素被命名为rBC2LCN，可能会识别与之前已知的探针（主要是针对细胞表面分子的抗体）不同的分子，希望能够发现识别未分化细胞的新探针分子。
此外，我们在生产iPS细胞时使用了小鼠来源的饲养细胞，并且我们还发现了一种凝集素，可以检测小鼠来源的饲养细胞的污染。这种凝集素称为 rMOA，αGal 抗原的糖链结构，但αGal抗原在人源细胞中不合成，因此如果小鼠饲养细胞被污染，该凝集素的结合信号变为阳性，并且可以检测到污染。
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图3新型聚糖探针rBC2LCN与各种细胞的反应结果
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rBC2LCN 与所有未分化细胞发生反应（敏感性 100%），但不与分化的体细胞发生反应（特异性 100%）
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迄今为止，许多评估干细胞的方法都依赖于国外开发的技术，例如基因表达和表面标记检测，并且这些方法都非常耗时。此次开发的使用凝集素微阵列的细胞评估方法是日本在世界上率先实现商业化的独特技术，预计未来将在多种工业应用中发挥作用，包括作为干细胞评估一部分的安全性和分化向性分析、糖蛋白等生物药品的开发以及有用微生物的质量控制。
与未分化细胞反应的凝集素rBC2LCN识别并结合的糖链结构可以通过凝集素特异性分析在一定程度上进行估计，但详细的结构分析将在将来进行。
我们还计划加强与日本及国外相关研究机构的合作，以利用rBC2LCN广泛验证新的未分化标记物的有效性，进一步加速iPS细胞的产业化应用。
国立产业技术综合研究所
糖化医学工程研究中心凝集素应用开发团队
研究员 Hiroaki Tateno 电子邮件：h-tateno*aistgojp（发送前请将 * 更改为 @。）
糖化医学工程研究中心
研究中心副主任 Jun Hirabayashi 电子邮件：jun-hirabayashi*aistgojp（发送前请将 * 更改为 @。）