- 利用可同时分析糖链和基因表达信息的技术（scGR-seq方法），发现iPS细胞来源的神经细胞群中混有非预期细胞
- 成功开发了一种糖链标记物，可以标记不需要的细胞以将其去除
- 为再生医学中细胞质量控制和分离技术的进步做出贡献
使用 scGR-seq 方法开发 iPS 细胞衍生的分化细胞的聚糖标记
米乐m6官方网站（以下简称“AIST”）细胞与分子工程研究部，Haruki Odaka，首席研究员，Hiroaki Tateno，研究组附件：iPS 细胞通过分化获得的神经细胞群聚糖和基因表达信息，发现其高表达糖抗原的多样性和特征。另外，其中意外的单元格的聚糖标记。
通过分化用于再生医学的iPS细胞获得的细胞群除了靶细胞外还含有各种“非靶细胞”。必须识别并去除这些细胞，因为它们可能会影响治疗效果和安全性。为了去除不需要的细胞，可以识别细胞类型和状况的标记物（例如细胞表面的蛋白质和糖链）是有用的。然而，由于可能混合的非预期细胞的类型根据靶细胞的类型和分化诱导方法而不同，因此难以创建所有人通用的标记。因此，需要一种技术来研究不需要的细胞类型，并根据每个细胞制造过程单独找到其标记。
这次，我们将使用单细胞聚糖/RNA测序方法（以下简称“scGR-seq方法）进行详细分析。结果，我们成功地鉴定了一种糖链标记物，可以标记神经元群体和同一细胞群体中包含的非预期细胞的细胞类型。这一结果将有助于iPS细胞来源的细胞质量控制和分离技术的进步，并有望有助于提高再生医学的安全性和有效性。
该技术的详细信息将于 2025 年 9 月 4 日（美国东部时间）公布。干细胞报告发布
iPS细胞是可以分化成各种类型细胞的特殊细胞，有望在再生医学和新药开发中发挥作用。例如，可以替换因疾病或受伤而丢失的细胞，或者使用患者细胞检查药物的效果。然而，在通过诱导iPS细胞分化产生的细胞中，不仅存在治疗所需的细胞，还存在未分化的细胞和已分化成非预期谱系的细胞。如果这些意外细胞进入体内，可能会引起意想不到的副作用或安全问题。因此，为了在医学上安全地使用iPS细胞，有必要去除非预期的细胞。
为了识别和去除不需要的细胞，细胞表面存在的蛋白质和糖链等标记物作为区分细胞类型和条件的标志非常重要。特别是，附着在生物体细胞内外的蛋白质和脂质上的糖链根据细胞类型和状态而变化，因此被广泛用作标记物。如果我们能够识别出特定于靶细胞的标记，流式细胞术等，可以检测和分离非预期的荧光标记细胞しかし、混入する外目的细胞の种类は、目的とする细胞の种类や分化诱导の方法によって异なるため、すべてのケースに共通して使えるマーカーを开発するのは困难です。そのため、各细胞制造プロセsuに合わせて、目的外细胞の种类を特定し、それに対応するマーカーを见つけ出す技术が必要とされてきました。
单细胞 RNA 测序 (scRNA 测序)方法。然而，该方法只能提供细胞内基因表达的信息，无法获得细胞表面标记的信息。
AIST 此前开发了 scGR-seq 方法，可以同时分析每个细胞的糖链和 RNA 表达信息 (AIST 2021 年 7 月 27 日新闻稿)また、scGR-seq法にドロップretto技术を导入したドロプretto型scGR-seq法を开発し、处理细胞数を100倍程度（约1万个）に向上することにしました（AIST 2024 年 1 月 15 日新闻稿）。这次，我们将scGR-seq应用于对iPS细胞诱导分化的神经元群的分析，有望应用于再生医学，并开发了一种新技术来识别非预期细胞。
这项研究和开发是由独立行政机构日本学术振兴会进行的。我们得到科学研究补助金“青年科学家（22K15660）”（2022-2025）、“基础研究（B）（23K26872）”（2023-2026）和“学术转型领域研究（A）（23H04796）”（2023-2024）的支持。
scGR-seq方法可以获得每个细胞的基因和糖链表达信息。这使得可以全面识别分析的细胞群中包含的各种细胞类型，并且还可以识别特征性细胞表面碳水化合物抗原。因此，在本研究中，我们相信，通过将 scGR-seq 方法应用于 iPS 细胞衍生的分化细胞，我们可以在一次分析中全面识别非预期细胞并搜索针对细胞表面糖链的标记，并且我们证明了这一点（图 1）。
图 1 使用 scGR-seq 开发非靶细胞聚糖标记物的流程
首先，我们使用 scGR-seq 分析通过一般分化诱导方法创建的从 iPS 细胞到神经元的细胞群。从获得的基因和糖链表达信息均匀流形逼近和投影 (UMAP)由于使用了称为方法的统计分析方法，总共有四种细胞亚群通过检查每个细胞亚群中高表达的基因，可以将细胞亚群分别分为成熟神经元和未成熟神经元。未分化的神经祖细胞、间充质细胞（图2）。
图 2 使用糖链和 RNA 的综合数据对细胞进行分类
*这是对原始论文中的数字的引用或修改。
在 scGR-seq 中，它是一种与特定糖链结合的蛋白质凝集素12203_12510聚-LacNAc的糖链结构发现高表达。
图 3 每个细胞的聚糖谱点图。蓝色圆圈的大小表示每个细胞群中凝集素的阳性率，蓝色的深度表示凝集素结合的强度。
*原始论文中的数字被引用或修改。
接下来，一种特异性结合 α1,3-连接岩藻糖的荧光标记抗体刘易斯X抗体和荧光标记的 Poly-LacNAc 结合凝集素 (rLSLN) 与细胞群发生反应。我们证实，形态与神经元明显不同的未分化神经祖细胞和间充质细胞被抗LewisX抗体特异性染色，而rLSLN针对前者进行特异性染色（图4）。此外，这些聚糖标记物显示出与未分化神经祖细胞和间充质细胞的其他蛋白质标记物一致的染色模式，表明抗LewisX抗体可以对未分化神经祖细胞群进行荧光染色，而rLSLN可以对间充质细胞群进行荧光染色。如上所述，通过应用scGR-seq方法，可以同时识别不需要的细胞并开发来自iPS细胞的分化细胞的标记。这一结果可有助于iPS细胞来源细胞的质量控制和分离技术的进步，并有望有助于提高再生医学的安全性和有效性。
图4 未分化神经祖细胞上的抗LewisX抗体的荧光染色图像（左）和间充质细胞上的rLSLN的荧光染色图像（右）。蓝色表示细胞核，红色表示用抗LewisX抗体或rLSLN染色的图像。白色箭头表示 rLSLN 阳性细胞。两个标尺相同，标尺长度为100μm。
*原始论文中的数字被引用或修改。
未来，我们将致力于标记物开发，不仅将其应用于iPS细胞衍生的神经细胞，而且应用于再生医学的各种细胞，以开发更安全、更高质量的细胞产品。通过这一点，我们的目标是制定细胞标准，开发评估方法，并开发具有高治疗效果的再生医学的细胞培养技术。
已出版的杂志：干细胞报告
论文标题：单细胞糖组和转录组分析揭示人类 iPSC 衍生神经元每个细胞亚群的聚糖特征
作者：小高春树、馆野宏明
DOI：101016/jstemcr2025102631