mile米乐m6官网 使用阵列技术开发精密聚糖分析扫描仪

国立产业技术综合研究所（所长：吉川博之）（以下简称“AIST”）糖工程研究中心（所长：吉上吉文）糖结构分析小组组长平林敦和研究员新能源产业技术综合开发机构（以下简称“NEDO”：承包商、生物技术开发技术研究会）”聚糖作为工程项目的一部分倏逝波激发荧光检测方法凝集素微阵列成功开发聚糖分析系统的公司。该开发是与Moritex株式会社纳米生物科学研究所（所长：盛田繁之）合作进行的，该公司将Moritex的专用扫描仪（SCAN III，原由日本激光电子株式会社制造，2004年与Moritex株式会社合并）与AIST的凝集素固定化技术相结合，完成了高性能凝集素阵列系统。因此，不仅可以将其应用于糖链，还可以应用于糖肽、糖蛋白、抗体等，不仅可以应用于纯化样品，还可以应用于血液等临床样品，预计糖工程在医疗技术中的应用将获得动力。这个结果是自然方法它将在最新一期（11 月）上发表，并将在 11 月 22 日举行的生物技术研讨会（虎之门田园）上发表。

凝集素微阵列	聚糖分析扫描仪	分析数据

　人类基因组（人类基因）的序列已经确定，蛋白质组分析作为后基因组研究的课题而受到关注。然而，大多数在人体内实际发挥作用的蛋白质都附着有称为糖链的信息聚合物，因此仅通过观察裸露的蛋白质是不可能了解生命如何运作的。聚糖被认为通过确定蛋白质的稳定性和目的地（哪些细胞以及它们应该去哪里）以及调节蛋白质的功能，在调节细胞社会中发挥作用。如果不产生糖链，发育和分化就不能正常进行，神经系统和运动系统的发育也会出现异常。另一方面，并​​非所有附着在蛋白质上的糖链都发挥重要作用。例如，有些东西像血型糖链对生命维持影响不大。然而，由于糖链深入参与所有生命活动，因此仅从现象的一部分来解释整体是不可能的。

　聚糖也被称为“细胞的面孔”，细胞表面的糖链也会根据细胞的类型和状况而变化。这是因为每个细胞合成糖链的基因组（碳水化合物链基因）的开关是不同的。此外，肿瘤标志物和其他生物标志物在我们的生活中，尤其是在当今的老龄化社会中，充当着极其重要的诊断指南。事实上，许多这些生物标志物被认为是糖链。因此，在蛋白质附着的糖链中寻找与癌症、发育等生物学功能密切相关的功能性糖链极为重要。为了实现这一目标，需要快速、轻松且高精度地分析糖链结构。然而，糖链的结构是“树状结构”，比蛋白质和核酸复杂得多，可以一笔写出来。即使已知基因组序列，也无法预测蛋白质附着的糖链结构，因此需要直接分析糖链。然而，由于聚糖分析的难度和复杂性，大多数生命科学家将其推迟到现在。

　近年来，人们认识到糖链的重要性，各国之间结构分析技术开发的竞争加剧。特别是美国以NIH（国立卫生研究院）巨额预算为基础，打造了世界一流的研究组织（财团），近年来取得了令人瞩目的成果。聚糖分析进步背后的驱动力之一聚糖阵列包括日本在内的许多国家正在开发（聚糖芯片）。聚糖阵列对于分析糖结合蛋白（例如凝集素和毒素）非常有用，但它们不能直接用于糖链的结构分析。串联质谱通常用于直接分析糖链的结构。然而，即使是质谱也不是万能的。难以鉴定异构体并分析整个糖蛋白和糖肽，此外，还存在无法分析混合物的问题。

　这一成果是在 NEDO 的支持下通过“聚糖工程项目”取得的。

　AIST 使用一种称为聚糖分析的方法来分析聚糖的结构。简而言之，我们准备了多种容易与糖链结合的蛋白质（凝集素），并将这些蛋白质与糖链的结合情况作为一组数据进行比较。由于数据集包含丰富的糖链结构特征，因此可以即时提取结构信息点（支化度、成键模式、是否存在末端修饰等）。因此，可以高速分析大量样品。这里的数据集是数十种凝集素和糖链之间结合力的组合。

　糖链和凝集素之间的结合强度相对较弱，因此如果在阵列上发生结合反应后进行洗涤操作，如DNA阵列和抗体阵列那样，糖链和凝集素之间的弱键就会被去除。抗原抗体反应的结合常数为10⁶～10⁹M^-1但是，凝集素和糖链之间的结合常数要小 100 到 10,000 倍10⁴～10⁷M^-1我们关注的是一种特殊类型的光，称为倏逝波（近场光），它从基质界面渗出数百纳米，并认为通过使用这种光作为荧光激发光，我们应该能够仅检测与固定在载玻片上的凝集素结合的荧光标记糖链的荧光，而无需清洗。因此，我们开始与拥有必要技术的日本激光电子公司（现为Moritex株式会社）共同研究。结果，如图所示，可以在凝集素微阵列上以高灵敏度实时检测被称为Cy3的绿色荧光标记剂标记的糖蛋白和糖链的结合。原则上，可以一次性计算出40种凝集素和糖链（糖蛋白）之间的结合常数。世界上有几个小组正在开发凝集素阵列，但这次开发的系统是唯一一个可以在不忽略弱相互作用的情况下实现高精度分析的系统。

　该凝集素微阵列具有更多优点。我们拥有对 40 种固定化凝集素的糖特异性进行分析的详细数据。这是我们之前开发的另一种方法，正面亲和层析依法完成。 （AIST Today（公关杂志）>请参阅 VOL4No1 [PDF: 504KB]) 由于我们已经使用这种方法精确确定了 100 多种凝集素和 100 多种标准糖链之间的结合常数，因此我们可以使用生物信息学有效且可靠地评估每个信号的含义。

　由于每种凝集素的亲和力数据已预先编入数据库，因此可以从用聚糖分析扫描仪获得的数据“分析”（特征提取）近似的聚糖结构。每种凝集素都具有特异性识别整个糖链结构的一部分的能力，因此通过将各种类型的凝集素排列在阵列上，可以通过分析糖链分析扫描仪获得的数据模式来预测糖链结构的类型。重要的是，具有不同糖链结构的糖蛋白总是具有不同的特征（结合模式）。不必完全确定整个复杂的糖链结构，可以显着加快该过程。这是寻找聚糖生物标志物的极其有利的一点。即使人生病时糖链结构发生变化，也需要测试大量样本来证明这一点。新开发的聚糖分析扫描仪的一大特点是可以高速提取聚糖结构的特征。

1) 凝集素阵列基质作为聚糖分析仪和专用扫描仪的商业化
通过转让 AIST 的凝集素芯片生产技术和方案，以及有用凝集素的糖特异性信息，预计将加速各种医疗技术的应用研究，以进行糖链的全面研究。与生物信息学的合作也至关重要。结果，将发现许多与聚糖相关的生物标志物，并将开发包括癌症在内的各种病理状况的诊断方法。

2) 以聚糖识别装置（测序仪）为目标
葡萄糖链有多种键合模式和分支，因此原则上不可能创建相当于“DNA 测序仪”的东西。然而，可以确定树突聚糖结构整体情况的系统可以作为聚糖分析方法的扩展。例如，如果使用多种类型的凝集素将串联质谱法添加到聚糖分析中，则可以相对容易地缩小树突聚糖结构的范围。

3) 在病理分析等标志物搜索中发挥主导作用
凝集素阵列将有效用于糖链的功能分析和生物标志物的搜索，预计未来会加速发展。只有当任何人都可以轻松使用它时，才能开始对用于临床分析的糖链进行全面研究。

◆聚糖

单糖（如葡萄糖、甘露糖和半乳糖）以支链连接的分子。淀粉和糖原是与同一类型的单糖（葡萄糖）连接的能量储存物质，但与蛋白质和脂质等生物物质连接的糖链称为复合糖链。由于糖链的结构一般比较复杂，其功能还有很多未知之处，但它们可能充当个体细胞之间差异和细胞间通讯的“标识符”，使它们成为信息聚合物。众所周知，许多血型和肿瘤标志物都是基于糖链的差异。这也表明糖链起到识别细胞的信息分子的作用。[返回来源]

◆倏逝波激发荧光检测方法

当光在发生全反射的条件下入射到载玻片的端面（侧面）时，在玻璃（固相）和水（液相）等折射率不同的两相的情况下，称为倏逝波（称为近场光）的极短范围的光仅在距离界面数百nm的近场中渗出。因此，当荧光体的激发光从端面入射时，仅存在于近场的荧光体被激发，能够进行荧光观察。[返回来源]

◆凝集素

特异性识别糖链的蛋白质的总称。已发现许多具有各种形状和特性的凝集素蛋白家族。它也被称为凝集素，因为它能强烈凝集红细胞等细胞。当流感病毒感染动物细胞时，凝集素（血凝素) 识别动物细胞表面的糖链。据估计，人体内存在数百种凝集素和含有凝集素结构域的蛋白质，它们与蛋白质运输、形态发生和癌症的关系正在研究中。[返回来源]

◆聚糖阵列

具有明确结构的碳水化合物链阵列被放置在几厘米大小的基底上。使用各种基材，例如玻璃、塑料、金属和硝基纤维素及其混合物，以及用于固定糖链的各种方法，包括间隔基、密度等。各国开发该技术的竞争正在加剧，预计该技术不仅可用于传统已知的凝集素，而且还可用于寻找和阐明例如人类基因组中存在的糖结合蛋白的特异性。[返回来源]

◆正面亲和层析（FAC）

一种定量亲和色谱法。它于1976年由当时的北海道大学Kenichi Kasai博士发现，并被广泛应用于酶抑制剂与生物分子之间相互作用的分析。近年来，一些研究人员已经实现了高速和高灵敏度，并且不仅在糖链领域正在寻求广泛的应用。据说它有利于分析弱相互作用，因此特别适合高速分析凝集素和糖链之间的相互作用。 NEDO的“聚糖工程项目”利用吡啶胺化的标准糖链进行了全面的相互作用分析，并且正在积累有关糖特异性的精确信息。[返回来源]