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糖鎖マーカー認識プローブ、それを用いた神経突起伸長阻害剤、ニューロン染色剤、腫瘍細胞染色剤、免疫組織染色剤、薬学的組成物および医薬 コモンズ

国内特許コード P110003702
整理番号 A262P26
掲載日 2011年6月28日
出願番号 特願2006-084323
公開番号 特開2007-256217
登録番号 特許第5197922号
出願日 平成18年3月25日(2006.3.25)
公開日 平成19年10月4日(2007.10.4)
登録日 平成25年2月15日(2013.2.15)
発明者
  • 菅原 一幸
  • アントニウス ヘンリクス ミナルドゥス セベレス マリー、ヴァンクッペベルト
  • ガーディー、テンデム
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 糖鎖マーカー認識プローブ、それを用いた神経突起伸長阻害剤、ニューロン染色剤、腫瘍細胞染色剤、免疫組織染色剤、薬学的組成物および医薬 コモンズ
発明の概要 【課題】 E二糖単位やiE二糖単位を認識可能な糖鎖マーカー認識プローブを提供する。
【解決手段】 GD3G7等のファージディスプレイ法により生産可能な抗体を用いることで、iE[IdoUA-GalNAc(4S,6S)]ジサッカリドユニット(二糖単位)を認識可能であるか、または、E[GlcUA-GalNAc(4S,6S)]およびiE[IdoUA-GalNAc(4S,6S)]ジサッカリドユニット(二糖単位)の両方を認識可能である。これにより、例えば、高転移性細胞を低転移性細胞よりも強く染色する等の効果を得ることができる。本発明は、神経突起伸長阻害剤、ニューロン染色剤、腫瘍細胞染色剤、免疫組織染色剤等に幅広く応用可能であり、基礎医学、応用医学、創薬分野、糖鎖工学に大きな進歩をもたらす。
【選択図】 なし
従来技術、競合技術の概要


コンドロイチン硫酸(CS)およびデルマタン硫酸(DS)鎖は、核タンパク質と幅広く結合し、プロテオグリカン(PGs)を形成し、哺乳類組織に広範に影響を及ぼす(非特許文献1)。CS/DS-PGsは、細胞増殖および認識(非特許文献2~3)、細胞接着および遊走(非特許文献4~6)、神経突起伸長(非特許文献6~7)、傷修復および抗凝血プロセス(非特許文献8~10)等の多くの生物学的プロセスにおける重要なレギュレータとして、ますます重要性を増している。中枢神経系(CNS)においてプロテオグリカンの大部分を構成するCS-PGsは、ニューロン核の形成、軸索伸長における境界の確立に影響することが可能であり、ニューロン伸長のモジュレータとして働く(非特許文献11)。背骨中のCS鎖は、繰り返しジサッカリドユニット(二糖単位)からなり、D-グルクロン酸(GlcUA)およびN-アセチルガラクトサミン(GalNAc)残基を含む。一方、DSは、GlcUA部位に種々の比率のL-イズロン酸(IdoUA)を有するCSの立体異性変異体である。哺乳類組織においては、それらの鎖はしばしばCS/DSハイブリッド構造として見出される。それらの鎖の鎖伸長中におけるさらなる構造変異性は、種々のスルホトランスフェラーゼによる前記繰り返しジサッカリドユニットの多岐にわたる硫酸化により生じる。硫酸化は、GlcUA/IdoUAのC-2ならびに/またはGalNAcのC-4および/またはC-6において種々の組み合わせで起こり、それゆえに、特徴的硫酸化パターンおよび莫大な構造多様性を生じさせる。近年の研究は、ニワトリ、マウスおよびブタの脳におけるそれらジサッカリドユニットの割合が、発達に伴って変化することを示す(非特許文献12~13)。そのことは、硫酸化の程度および特性が異なるCS/DS鎖が、脳発達の間の機能的多様性に関連し得ることを示唆する。さらに、種々の海生生物に由来する過硫酸化CS/DS鎖は、In vitroで増殖因子結合および神経突起伸長促進活性を示した(非特許文献14~17)。



しかしながら、過去に報告された神経突起生成における脳CS/DSの機能には、議論の余地がある。CS/DS鎖は、神経突起生成分子として(非特許文献6、18、19等参照)および損傷した中枢神経系の軸索再生インヒビターとして(非特許文献20~22、37)の役割を果たす。そのような明白に矛盾する機能は、おそらく、CS/DS鎖の構造多様性に起因する。Dユニット[GlcUA(2S)-GalNAc(6S)]およびEユニット[GlcUA-GalNAc(4S,6S)]等の二硫酸化ジサッカリドユニットの有意かつ多様な特性が、ウシ(非特許文献23)、胎齢13日(E13)マウス(非特許文献24)およびE18ラット(非特許文献25)の脳で検出されている(2S,4Sおよび6Sは、それぞれ2-O, 4-O,および6-O硫酸基(sulfate group)を示す)。近年、本発明者らは、ブタ胎児脳由来CS/DS鎖に含まれる希少な過硫酸化ジサッカリドユニットであるDおよび/またはiD[IdoUA(2S)-GalNAc(6S)]およびEユニットが、E-CS/DSの神経突起生成活性における決定的要素であることを報告した(非特許文献26)。さらに、アピカン(appican)由来のCS鎖では、ラットC6グリオーマ細胞により発現されたアミロイド前駆体タンパク質が、有意な割合のDおよびEユニットをそれぞれ含んでいた(非特許文献27)。メクラウナギ脊索から単離されたCS-Hは、主なジサッカリドであるHユニット[IdoUA-GalNAc(4S,6S)]で特徴付けられる独特の過硫酸化構造を有し(非特許文献28~29)、それゆえに、事実上DSである。前記GAGに対しDS-Eという用語が、Hジサッカリドユニットに対しiEユニット(“i”はIdoUAを表す)という用語が提案されている(非特許文献18)。さらに、メクラウナギ脊索由来DS-E/CS-Hは、CS-Eと同様、神経調節因子ミッドカイン(MK)が媒介する神経細胞接着に対し、かなりの阻害活性を示す(非特許文献25)。しかしながら、哺乳類の脳における過硫酸化CS-Eおよび/またはiE構造の存在は、厳密にキャラクタライズされてはいなかった。



生合成においては、CS/DSの構造多様性は、複数のスルホトランスフェラーゼ、およびGlcUAをIdoUAに変換するグルクロン酸C5エピメラーゼ(非特許文献30~32等を参照)によるコントロール下で生成する。コンドロイチン-4-O-スルホトランスフェラーゼ-1および-2(C4ST-1およびC4ST-2)は、コンドロイチンおよびデルマタンのGalNAc残基の4-O-硫酸化を触媒し、一方、デルマタン-4-O-スルホトランスフェラーゼ-1(D4ST-1)は、デルマタンのGalNAc残基の4-O-硫酸化を触媒する(非特許文献33~36)。他のいくつかのスルホトランスフェラーゼ、例えば、GalNAc β1-4GlcNAcβ-の非還元末端GalNAc残基における4-O-硫酸化を触媒するN-アセチルガラクトサミン-4-O-スルホトランスフェラーゼ-1および-2等もクローン化された。しかし、一方、N-アセチルガラクトサミン-4-硫酸(GalNAc4S)の6-O-位への硫酸基(sulfate)転移を触媒するN-アセチルガラクトサミン-4-硫酸-6-O-スルホトランスフェラーゼ(GalNAc4S-6ST)については、クローン化はされたが(非特許文献37)、未だ脳内で分析されてはいない。このスルホトランスフェラーゼの遺伝子発現パターンは、脳内におけるCS-E鎖の寄与パターン研究の糸口を提供できる可能性がある。



このように、Eジサッカリドユニット(二糖単位)およびiEジサッカリドユニット(二糖単位)は興味深い研究対象である。したがって、例えば、これらのユニットを特異的に認識する抗体により、基礎医学、応用医学、創薬分野、糖鎖工学等に大きな進歩をもたらす可能性がある。



【非特許文献1】
Rosenberg, L. C., Choi, H. U., Tang, L. H., Johnson, T. L., Pal, S., Webber, C., Reiner, A., and Poole, A. R. (1985) J. Biol. Chem. 260, 6304-6313
【非特許文献2】
Yamaguchi, Y., Mann, D. M., and Ruoslahti, E. (1990) Nature 346, 281-284
【非特許文献3】
Lyon, M., Deakin, J. A., Rahmoune, H., Fernig, D. G., Nakamura, T., and Gallagher, J. T. (1998) J.Biol. Chem. 273, 271-278
【非特許文献4】
Schwartz, N. B., and Domowicz, M. (2002) Glycobiology 12, 57R-68R
【非特許文献5】
Kinsella, M. G., Tsoi, C. K., Jarvelainen, H. T., and Wight, T. N. (1997) J. Biol. Chem. 272, 318-325
【非特許文献6】
Sugahara, K., Mikami, T., Uyama, T., Mizuguchi, S., Nomura, K., and Kitagawa, H. (2003) Curr. Opin. Struct. Biol. 13, 612-620
【非特許文献7】
Lafont, F., Rouget, M., Triller, A., Prochiantz, A., and Rousselet, A. (1992) Development 114, 17-29
【非特許文献8】
Penc, S. F., Pomahac, B., Winkler, T., Dorschner, R. A., Eriksson, E., Herndon, M., and Gallo, R. L. (1998) J. Biol. Chem. 273, 28116-28121
【非特許文献9】
Liaw, P. C., Becker, D. L., Stafford, A. R., Fredenburgh, J. C., and Weitz, J. I. (2001) J. Biol. Chem. 276, 5228-5234
【非特許文献10】
Trowbridge, J. M., Rudisill, J. A., Ron, D., and Gallo, R. L. (2002) J. Biol. Chem. 277, 42815-42820
【非特許文献11】
Schwartz, N. B., and Domowicz, M. (2004) Glycoconj. J. 21, 329-341
【非特許文献12】
Maeda, N., He, J., Yajima, Y., Mikami, T., Sugahara, K., and Yabe, T. (2003) J. Biol. Chem. 278, 35805-35811
【非特許文献13】
Kitagawa, H., Tsutsumi, K., Tone, Y., and Sugahara, K. (1997) J. Biol. Chem. 272, 31377-31381
【非特許文献14】
Nadanaka, S., Clement, A., Masayama, K., Faissner, A., and Sugahara, K. (1998) J. Biol. Chem. 273, 3296-3307
【非特許文献15】
Clement, A., Sugahara, K., and Faissner, A. (1999) Neurosci. Lett. 269, 125-128
【非特許文献16】
Hikino, M., Mikami, T., Faissner, A., Vilela-Silva, A. C., Pavao, M. S., and Sugahara, K. (2003) J. Biol. Chem. 278, 43744-43754
【非特許文献17】
Nandini, C. D., Itoh, N., and Sugahara, K. (2005) J. Biol. Chem. 280, 4058-4069
【非特許文献18】
Sugahara, K., and Yamada, S. (2000) Trends Glycosci. Glycotechnol. 12, 321-349
【非特許文献19】
Bandtlow, C. E., and Zimmermann, D. R. (2000) Physiol. Rev. 80, 1267-1290
【非特許文献20】
Moon, L. D., Asher, R. A., Rhodes, K. E., and Fawcett, J. W. (2001) Nat. Neurosci. 4, 465-466
【非特許文献21】
Bradbury, E. J., Moon, L. D., Popat, R. J., King, V. R., Bennett, G. S., Patel, P. N., Fawcett, J. W., and McMahon, S. B. (2002) Nature 416, 636-640
【非特許文献22】
Rhodes, K. E., and Fawcett, J. W. (2004) J. Anat. 204, 33-48
【非特許文献23】
Saigo, K., and Egami, F. (1970) J. Neurochem. 17, 633-647
【非特許文献24】
Zou, P., Zou, K., Muramatsu, H., Ichihara-Tanaka, K., Habuchi, O., Ohtake, S., Ikematsu, S., Sakuma, S., and Muramatsu, T. (2003) Glycobiology 13, 35-42
【非特許文献25】
Ueoka, C., Kaneda, N., Okazaki, I., Nadanaka, S., Muramatsu, T., and Sugahara, K. (2000) J. Biol. Chem. 275, 37407-37413
【非特許文献26】
Bao, X., Pavao, M. S., Dos Santos, J. C., and Sugahara, K. (2005) J. Biol. Chem. 280, 23184-23193
【非特許文献27】
Tsuchida, K., Shioi, J., Yamada, S., Boghosian, G., Wu, A., Cai, H., Sugahara, K., and Robakis, N. K. (2001) J. Biol. Chem. 276, 37155-37160
【非特許文献28】
Anno, K., Seno, N., Mathews, M. B., Yamagata, T., and Suzuki, S. (1971) Biochem. Biophys. Acta 237, 173-177
【非特許文献29】
Ueoka, C., Nadanaka, S., Seno, N., Khoo, K. H., and Sugahara, K. (1999) Glycoconj. J. 16, 291-305
【非特許文献30】
Fransson, L. A., Belting, M., Jonsson, M., Mani, K., Moses, J., and Oldberg, A. (2000) Matrix Biol. 19, 367-376
【非特許文献31】
Habuchi, O. (2000) Biochem. Biophys. Acta 1474, 115-127
【非特許文献32】
Silbert, J. E., and Sugumaran, G. (2002) IUBMB Life 54, 177-186
【非特許文献33】
Mikami, T., Mizumoto, S., Kago, N., Kitagawa, H., and Sugahara, K. (2003) J. Biol. Chem. 278, 36115-36127
【非特許文献34】
Yamauchi, S., Mita, S., Matsubara, T., Fukuta, M., Habuchi, H., Kimata, K., and Habuchi, O. (2000) J. Biol. Chem. 275, 8975-8981
【非特許文献35】
Hiraoka, N., Nakagawa, H., Ong, E., Akama, T. O., Fukuda, M. N., and Fukuda, M. (2000) J. Biol. Chem. 275, 20188-20196
【非特許文献36】
Okuda, T., Mita, S., Yamauchi, S., Matsubara, T., Yagi, F., Yamamori, D., Fukuta, M., Kuroiwa, A., Matsuda, Y., and Habuchi, O. (2000) J. Biochem. (Tokyo) 128, 763-770
【非特許文献37】
Ito, Y., and Habuchi, O. (2000) J. Biol. Chem. 275, 34728-34736

産業上の利用分野


本発明は、糖鎖マーカー認識プローブ、それを用いた神経突起伸長阻害剤、ニューロン染色剤、腫瘍細胞染色剤、免疫組織染色剤、薬学的組成物および医薬に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
腫瘍細胞に含まれる糖鎖マーカーを認識するプローブであって、
ファージディスプレイ法により生産可能な抗体を含み、
前記抗体は、iE[IdoUA-GalNAc(4S,6S)]ジサッカリドユニット(二糖単位)を認識可能であり、
前記プローブは、iE[IdoUA-GalNAc(4S,6S)]ジサッカリドユニット(二糖単位)を含む糖鎖マーカーの認識に用いられることを特徴とする糖鎖マーカー認識プローブ。

【請求項2】
前記抗体は、さらに、E[GlcUA-GalNAc(4S,6S)]ジサッカリドユニット(二糖単位)を認識可能であり、
前記プローブは、E[GlcUA-GalNAc(4S,6S)]およびiE[IdoUA-GalNAc(4S,6S)]ジサッカリドユニット(二糖単位)の両方を含む糖鎖マーカーの認識に用いられることを特徴とする請求項1に記載の糖鎖マーカー認識プローブ。

【請求項3】
E[GlcUA-GalNAc(4S,6S)]およびiE[IdoUA-GalNAc(4S,6S)]ジサッカリドユニット(二糖単位)の少なくとも一方を認識可能な糖鎖マーカー認識プローブを含む腫瘍細胞染色剤。

【請求項4】
前記糖鎖マーカー認識プローブが、請求項1または2に記載の糖鎖マーカー認識プローブである請求項記載の腫瘍細胞染色剤。

【請求項5】
癌細胞を染色する請求項またはに記載の腫瘍細胞染色剤。

【請求項6】
硫酸化多糖または硫酸化オリゴ糖を含む薬学的組成物の製造方法であって、
請求項1または2に記載の糖鎖マーカー認識プローブにより、iE[IdoUA-GalNAc(4S,6S)]ジサッカリドユニット(二糖単位)を含む硫酸化多糖または硫酸化オリゴ糖を認識し、その硫酸化多糖または硫酸化オリゴ糖を活性成分として薬学的組成物を製造し、
前記活性成分が、ウィルス感染阻害活性、ヘルペスウィルス感染阻害活性、デングウィルス感染阻害活性、細胞増殖阻害活性、細胞死誘導活性、腫瘍細胞増殖阻害活性、腫瘍細胞浸潤阻害活性、腫瘍細胞転移阻害活性、腫瘍細胞遊走阻害活性、および腫瘍細胞死誘導活性からなる群から選択される少なくとも一つの活性を有することを特徴とする製造方法。

【請求項7】
硫酸化多糖または硫酸化オリゴ糖を含む医薬の製造方法であって、
請求項1または2に記載の糖鎖マーカー認識プローブにより、iE[IdoUA-GalNAc(4S,6S)]ジサッカリドユニット(二糖単位)を含む硫酸化多糖または硫酸化オリゴ糖を認識し、その硫酸化多糖または硫酸化オリゴ糖を活性成分として医薬を製造し、
前記医薬が、ウィルス感染、ヘルペスウィルス感染、デングウィルス感染、および細胞の増殖からなる群から選択される少なくとも一つに関する疾患の治療、診断、症状の軽減および予防からなる群から選択される少なくとも一つの用途に使用される医薬であることを特徴とする製造方法。

【請求項8】
前記細胞の増殖に関する疾患が、脳腫瘍、頭頚部癌、神経芽細胞腫、副鼻孔癌、咽頭癌、食道癌、肺癌、胃癌、大腸癌、直腸癌、肝癌、胆道癌、膵癌、前立腺癌、膀胱癌、精巣癌、乳癌、子宮癌、子宮筋腫、子宮頚癌、卵巣癌、急性白血病、慢性骨髄性白血病、慢性リンパ性白血病、悪性リンパ腫、赤血球増加症、真正多血症、本態性血小板増多症、骨髄腫、骨肉腫、絨毛癌、ホジキン病、非ホジキン病、膠芽種、星状細胞腫、および軟組織肉腫からなる群から選択される少なくとも一つの疾患である請求項に記載の製造方法。

【請求項9】
抗腫瘍剤、抗癌剤、制癌剤および抗転移剤からなる群から選択される少なくとも一つの製造の用途に使用される請求項またはに記載の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST 糖鎖の生物機能の解明と利用技術 領域
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