分子生物学部

スタッフ

研究テーマ

糖鎖はたんぱく質や脂質に結合し、主に細胞表面に存在します。また、ほとんどの血清たんぱく質には糖鎖が付加されています。糖鎖はさまざまな生理機能に関与します（図1）。たとえば、血液型（ABO型、Lewisなど）は糖鎖構造の違いを表しています。たんぱく質の品質管理、細胞の接着や血液凝固などにも重要な役割を担っています。 また、長年の研究から、糖鎖がさまざまな病的状態にも関与していることが次々に明らかとなっています（図1）。糖鎖がウイルスや細菌毒素などの受容体となることがあります。筋ジストロフィーなどの神経筋疾患、糖尿病、がんなどにも関与することが知られています。
我々のグループはがんと糖鎖に注目した研究を行っています。   細胞はがん化に伴い細胞表面の糖鎖構造が変化します(図2)(図3)。 一連の機能解析から、変化した糖鎖の一部はがんの転移や浸潤などに深く関与するものがあることが判明しています。たとえばSialyl Lex、Sialyl Leaと呼ばれる糖鎖構造は血管内皮細胞のセレクチンのリガンドとして機能し、がんの血行性転移に関与すると考えられています。また、がん細胞が産出する糖鎖は腫瘍マーカーとしても広く用いられています。たとえばCA19-9、CA125、CA15-3、STN、DuPan-2などが挙げられますが、なかでもCA19-9、CA125は実際の臨床の場で非常によく使われているマーカーです。これらを元に、我々のグループでは、以下の研究を行っています。

「血清中の糖鎖腫瘍マーカーの探索」

血清中の糖鎖を、HPLCや質量分析法を用いて定性、定量することにより、新規の糖鎖腫瘍マーカーを探索する研究を行っています(図４)。がん患者と健常人の血清糖鎖の量を比較し、がん患者血清で有意に上昇している糖鎖を、腫瘍マーカー候補として探索します。マーカー候補が見つかれば、質量分析のSRM (selected reaction monitoring)法を用いて、高精度かつ高感度に血中マーカー候補の濃度を定量します。がん患者血清での有意な上昇を確認されたマーカーに対しては、より多くの患者血清を用いて臨床応用可能かどうか評価していきます。

1) Sialyl Lea関連糖鎖抗原が、胃癌、膵臓癌患者血清で有意に上昇していること、この糖鎖がCA19-9を補助する腫瘍マーカーになりうる可能性を見出した (文献4)。

2) フォーカストグライコミクス法を用いて、硫酸付加された様々な腫瘍マーカー候補を同定した (文献3)。 さらに、同様の方法で、Sda抗原などの糖鎖抗原も、糖鎖腫瘍マーカーの候補となることを見出した (文献2)。

研究テーマ２

「がん化に伴う糖鎖構造変化とそのメカニズムの解析」

我々の研究室では、がんに発現する糖鎖を高精度に解析し、がん化に伴う糖鎖構造変化を詳細に解析しています。さらに、その変化を担う糖転移酵素の活性、遺伝子発現量なども詳細に解析し、臨床情報と比較検討を行い、悪性度に関連する可能性のある糖鎖構造の推定、その機能解析を行う一連の研究を進めています。

現在までに、大腸がん60症例、すい臓がん5症例、前立腺がん5症例の、糖脂質やN型糖鎖の構造解析を実施し、いくつかの新しい知見を発表しています。

1) ２種類の新規がん特異的糖鎖構造、ST2H、ST1Hを見出した (文献9, 13))
　
2) 大腸がんのがん化に伴いほぼ全症例に共通する3つの変化を認めた。さらに、肝臓転移と有意な相関がある糖鎖構造変化、さらに、非常に転移能が低いと評価できる大腸がん細胞では、様々な硫酸化糖脂質が異常蓄積することを見出した (文献11, 12)。
　
3) 膵臓がんでは、Neu5Ac付加されたN¬-型の遊離糖鎖が蓄積していることを見出した。さらに、前立腺がんでは、これらNeu5Ac付加されたN-型の遊離糖鎖の他に、哺乳類ではその存在比率は極めて低いと考えられているdeaminoneuraminic acid (KDN)が付加されたN-型の遊離糖鎖が大量に蓄積していることを見出した (文献6, 7)。

主な研究業績

1. Tanaka-Okamoto M, Hanzawa K, Mukai M, Takahashi H, Ohue M, Miyamoto Y. Correlation of serum sialyl Tn antigen values determined by immunoassay and SRM based method. Anal Biochem 544 42-48 (2018)
　
2. Tanaka-Okamoto M, Hanzawa K, Mukai M, Takahashi H, Ohue M, Miyamoto Y. Identification of internally sialylated carbohydrate tumor marker candidates, including Sda/CAD antigens, by focused glycomic analyses utilizing the substrate specificity of neuraminidase. Glycobiology 28 247-260 (2018)
　
3. Tanaka-Okamoto M, Mukai M, Takahashi H, Fujiwara Y, Ohue M, Miyamoto Y. Various sulfated carbohydrate tumor marker candidates identified by focused glycomic analyses. Glycobiology 27 400-415 (2017)
　
4. Tanaka-Okamoto M, Yabu M, Mukai M, Takahashi H, Fujiwara Y, Ohue M, Kamada Y, Miyoshi E, Miyamoto Y. Elevation of CA19-9-related novel marker, core 1 sialyl Lewis A, in sera of adenocarcinoma patients verified by a SRM-based method. J Proteome Res 15 152-165 (2016)
　
5. Yabu M, Korekane H, Miyamoto Y. Precise structural analysis of O-linked oligosaccharides in human serum. Glycobiology 24 542-553 (2014)
　
6. Yabu M, Korekane H, Takahashi H, Ohigashi H, Ishikawa O, Miyamoto Y. Accumulation of free Neu5Ac-containing complex-type N-glycans in human pancreatic cancers. Glycoconj J 30 247-256 (2013)
　
7. Yabu M, Korekane H, Hatano K, Kaneda Y, Nonomura N, Sato C, Kitajima K, Miyamoto Y. Occurrence of free deaminoneuraminic acid (KDN)-containing complex-type N-glycans in human prostate cancers. Glycobiology 23 634-642 (2013)
　
8. Korekane H, Park JY, Matsumoto A, Nakajima K, Takamatsu S, Ohtsubo K, Miyamoto Y, Hanashima S, Kanekiyo K, Kitazume S, Yamaguchi Y, Matsuo I, Taniguchi N. Identification of ectonucleotide pyrophosphatase/phosphodiesterase 3 (ENPP3) as a regulator of N-acetylglucosaminyltransferase GnT-IX (GnT-Vb). J Biol Chem 288 27912-27926 (2013)
　
9. Shida K, Korekane H, Misonou Y, Noura S, Ohue M, Takahashi H, Ohigashi H, Ishikawa O, Miyamoto Y. Novel ganglioside found in adenocarcinoma cells of Lewis-negative patients. Glycobiology 20 1594-1606 (2010)
　
10. Korekane H, Matsumoto A, Ota F, Hasegawa T, Misonou Y, Shida K, Miyamoto Y, Taniguchi N. Involvement of ST6Gal I in the biosynthesis of a unique human colon cancer biomarker candidate, alpha2,6-sialylated blood group type 2H (ST2H) antigen. J Biochem 148 359-370 (2010)
　
11. Shida K, Misonou Y, Korekane H, Seki Y, Noura S, Ohue M, Honke K, Miyamoto Y. Unusual accumulation of sulfated glycosphingolipids in colon cancer cells. Glycobiology 19 1018-1033 (2009)
　
12. Misonou Y, Shida K, Korekane H, Seki Y, Noura S, Ohue M, Miyamoto Y. Comprehensive clinico-glycomic study of 16 colorectal cancer specimens: elucidation of aberrant glycosylation and its mechanistic causes in colorectal cancer cells. J Proteome Res 8 2990-3005 (2009)
　
13. Korekane H, Tsuji S, Noura S, Ohue M, Sasaki Y, Imaoka S, Miyamoto Y. Novel fucogangliosides found in human colon adenocarcinoma tissues by means of glycomic analysis. Anal Biochem 364 37-50 (2007)
　
14. Korekane H, Shida K, Murata K, Ohue M, Sasaki Y, Imaoka S, Miyamoto Y. Evaluation of laser microdissection as a tool in cancer glycomic studies. Biochem Biophys Res Commun 352 579-586 (2007)