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» 2020年03月25日 15時00分 公開

医療技術ニュース:生体内のがん組織を指紋認証のように識別する標識化技術を開発

理化学研究所は、細胞上で人工糖ペプチドを合成することで、指紋認証のようにがん細胞をパターン認識し、そのパターンを利用してマウス体内で特定のがん組織を標識化することに成功した。

[MONOist]

 理化学研究所は2020年3月9日、細胞上で人工糖ペプチドを合成することで、指紋認証のようにがん細胞をパターン認識し、そのパターンを利用してマウス体内で特定のがん組織を標識化することに成功したと発表した。同研究所開拓研究本部主任研究員 田中克典氏らの研究チームによる成果だ。

キャプション 2種類の分子を組み合わせて標的細胞を認識する 出典:理化学研究所

 田中氏らは2017年に、強弱2つの相互作用を利用する細胞認識技術を開発している。細胞上の受容体に、強く相互作用するペプチドリガンドを一次的に相互作用させた後(プレターゲティング)に、弱く相互作用する糖鎖リガンドを同じ細胞上の別の受容体に二次的に相互作用させる。糖鎖リガンドには、ペプチドリガンドと選択的に結合する反応性官能基と標識基が結合しているため、2種類の受容体が存在する細胞上でのみ糖ペプチドが生成され、糖鎖リガンドの標識基を検出できるというものだ。

 研究チームは今回、この細胞認識技術の一般化を試みた。強く相互作用するペプチドリガンドを4種、弱く相互作用する糖鎖リガンドを5種類用いて、ヒト子宮頸がん細胞「HeLaS3」やヒト肺胞基底上皮腺がん細胞「A549」など5種のがん細胞と、非がん細胞であるヒト二倍体線維芽細胞「TIG3」1種に応用。相互作用が強いものと弱いもの、2種類のリガンドを組み合わせることで、がん細胞と非がん細胞のパターン認識に成功した。

キャプション ペプチドリガンドと糖鎖リガンドを用いた選択的細胞標識化(クリックで拡大) 出典:理化学研究所

 続いて、この方法をマウスの生体内で展開した。がん細胞を播種したマウスにペプチドリガンドを投与し、その30分後に糖鎖リガンド(3b、3d)を投与して、がん組織を標識した。その結果、HeLaS3由来のがん組織では3dに、A549由来の組織では3bで強い蛍光シグナルが検出され、がん組織を選択的に見分けることができた。

キャプション 生体内でプレターゲティング法を用いたがん組織標識化 出典:理化学研究所

 従来の生体内分子イメージングでは、標的細胞表面の1種類の受容体に強く相互作用するリガンドが用いられてきた。しかし、この手法では、標的細胞以外の受容体にも強く相互作用してしまうため、感度良く見分けることは困難だった。また、弱い相互作用のリガンドのみでは、相互作用してもすぐに離れてしまうため、検出に利用できなかった。

キャプション 従来の標的細胞を見分ける方法と今回の研究で開発した手法 出典:理化学研究所

 今回の成果は、生体内のがん組織や疾患部位を選択的に識別する新たな診断方法の開発につながることが期待される。

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