WO2016021729A1 - グリオーマの診断マーカー、判別方法、診断方法、糖鎖マーカーを検出する方法及び糖鎖マーカー - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a diagnostic marker for glioma, a discrimination method, a diagnostic method, a method for detecting a sugar chain marker, and a sugar chain marker.
- Non-patent Document 1 There are many reports that changes in the expression level and structure of sugar chains are observed in various diseases including cancer.
- Non-patent Document 1 many of the tumor markers approved by the FDA and the Ministry of Health, Labor and Welfare are complex carbohydrates and sugar chains, and many of the undifferentiated markers important in the regenerative medicine field are complex carbohydrates and sugar chains. In this way, the search for disease-related markers targeting sugar chains is in progress throughout the world.
- sugar chain-related markers has long been carried out by comparing the expression level of sugar chains between tumor sites and non-tumor sites, mainly by immunochemical techniques.
- a method for directly comparing sugar chain structures by mass spectrometry or the like has come to be widely used due to advances in analytical instruments and sugar chain analysis techniques.
- serum, pathological tissue, or the like is generally used, and a method of searching for a difference in sugar chain expression level between a healthy person and a patient is common.
- Non-Patent Documents 7-10 are examples of oncogenes.
- ST6Gal-I ⁇ 2,6-sialyltransferase (ST6Gal-I), which biosynthesizes 6'-sialylated sugar chains, is reported to be regulated by N-ras and H-ras via RalGEF signaling.
- malignant tumors are one of the most important issues in medical treatment today. Especially, malignant gliomas in brain tumors are those with the worst prognosis, with an average survival time of about one year. Various reports have been made on changes in sugar chain expression associated with malignant tumors including glioma.
- Non-patent Document 11 It has been reported that pouchmannose sugar chains are relatively highly expressed in stem cells and cancer cells (Non-patent Document 11).
- GD3 has been reported to increase in expression during early carcinogenic transformation and to be involved in induction of invasion, angiogenesis, apoptosis and immunosuppression (Non-patent Document 12).
- Non-patent Document 13 it has been reported that fucosylated sugar chains increase in glioma
- various Gg-series sugar chains are decreased and a Gb-series sugar chain is increased in astrocytoma (Non-patent Document 14).
- Non-patent Document 15 it has been reported that human ES cells and iPS cells highly express Gb series sugar chains and switch to Gg series sugar chains with differentiation (Non-patent Document 15).
- Non-patent Document 16 it has been reported that expression of Bist GlcNAc type N-linked sugar chains is increased in glioma (Non-patent Document 16).
- ST6Gal-I which biosynthesizes 6'-sialylated sugar chains, is regulated by Ra-GEF signaling by N-ras and H-ras
- SSEA-4 has been reported as a glioma marker candidate (Non-patent Document 21).
- fucosylated sugar chains increase in glioma (Non-patent Document 22).
- CEA is the major PHA-L-reactive glycoprotein in colon carcinoma cell linens and tumors: relationship bendandcandation K-rassivated. Biochem Biophys Res Commun 273, 147-153 (2000) M.M. Dalziel, F.D. Dall’Olio, A. Mungul, V. Piller, F. Pillar: Ras oncogene induces esgalactosidealactyltransferase (ST6GalI) via a RalGEF-mediated signal toeheadeping.
- ST6GalI esgalactosidealactyltransferase
- Delannoy The c-Ha-ras oncogene induces increased expression of ⁇ -galactoside ⁇ -2, 6-sialyltransferase in rat fiblast 49 (FR3T3G2)
- CMP-Neu5Ac Gal ⁇ 1-3GalNAc ⁇ -2,3-sialylase.
- Zipser B Bello-DeOcampo D, Diestel S, Tia MH, Schmitz B.
- Delannoy The c-Ha-ras oncogene induces increased expression of ⁇ -galactoside ⁇ -2, 6-sialyltransferase in rat fiblast 49 (FR3T3G2) P. Delannoy, H.C. Pelczar, V. Vandamme, A. Verbert: Sialyltransferase activity in FR3T3 cells transformed with ras oncogene: decreased CMP-Neu5Ac: Gal ⁇ 1-3GalNAc ⁇ -2,3-sialylase.
- Non-Patent Documents 11-22 the glycan expression dynamics are not systematically evaluated over the entire process from tumor development to progression, but gene mutations and glycans that cause various canceration mechanisms The causal relationship with expression has not been clarified. More useful sugar chain markers have been sought for cancer diagnosis, prognosis prediction and the like.
- the present invention has been made in view of the above circumstances, a diagnostic marker capable of diagnosing glioma with sufficient sensitivity and specificity, a discriminating method and a diagnostic method, and a sugar chain for evaluating the degree of progression of a tumor It aims at providing the method of detecting a marker and a sugar_chain
- a diagnostic marker for glioma comprises: At least one selected from the group consisting of (Hex) 2 (HexNAc) 2 (Neu5Ac) 2 + core, (Hex) 3 (HexNAc) 3 (Neu5Ac) 3 + core and (Hex) 3 (HexNAc) 3 (Fuc) 1 (Neu5Ac) 3 + core (Hex) 2 (HexNAc) 3 (Fuc) 1 (Neu5Ac) 1 + core, (Hex) 2 (HexNAc) 3 (Fuc) 1 (Neu5Ac) 2 + core, (Hex) 3 (HexNAc) 4 + core and (Hex) 3 (HexNAc) 4 (Fuc) 1 + core, a neutral bisecting N-linked sugar chain selected from the group consisting of (Hex) 1 (HexNAc) 2 ( Fuc) 2 + core and (Hex) 2 (HexNAc) 2 (F
- the sugar chain is derived from (Hex) 2 (HexNAc) 2 (Neu5Ac) 2 + core, (Hex) 3 (HexNAc) 3 (Neu5Ac) 3 + core and (Hex) 3 (HexNAc) 3 (Fuc) 1 (Neu5Ac) 3 + core.
- the sugar chain has a plurality of Fuc selected from the group consisting of (Hex) 2 (HexNAc) 3 (Fuc) 2 + core and (Hex) 2 (HexNAc) 3 (Fuc) 3 + core.
- Fuc selected from the group consisting of (Hex) 2 (HexNAc) 3 (Fuc) 2 + core and (Hex) 2 (HexNAc) 3 (Fuc) 3 + core.
- the sugar chain is a monoantenna type sugar chain, Used for diagnosis of glioma WHO grade I.
- the sugar chain is selected from the group consisting of a total N-linked sugar chain, a total GSL sugar chain, and a (n) Lc series GSL sugar chain that has undergone fucose modification, Used for diagnosis of glioma WHO grade II.
- the sugar chain is selected from at least one of a core type 2 O-linked sugar chain and Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-6 (Gal ⁇ 1-3) GalNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4Gal ⁇ 1-4Glc, Used for the diagnosis of glioma WHO grade III.
- the sugar chain is derived from (n) Lc series GSL sugar chain, fucose modified (n) Lc series GSL sugar chain, GSL-21, GSL-33, GSL-35, GSL-38 and GSL-47. At least one selected from the group consisting of: Used for diagnosis of glioma WHO grade IV.
- a diagnostic marker for distinguishing between glioma WHO grades I and II and glioma WHO grades III and IV At least one selected from the group consisting of (Hex) 2 (HexNAc) 2 (Neu5Ac) 2 + core, (Hex) 3 (HexNAc) 3 (Neu5Ac) 3 + core and (Hex) 3 (HexNAc) 3 (Fuc) 1 (Neu5Ac) 3 + core (Hex) 2 (HexNAc) 3 (Fuc) 1 (Neu5Ac) 1 + core, (Hex) 2 (HexNAc) 3 (Fuc) 1 (Neu5Ac) 2 + core, (Hex) 3 (HexNAc) 4 + core and (Hex) 3 (HexNAc) 4 (Fuc) 1 + core, a neutral bisecting N-linked sugar chain selected from the group consisting of (Hex) 1 (HexNAc) 2 ( Fuc) 2 + core and (Hex) 2
- a diagnostic marker for distinguishing between glioma WHO grade II and glioma WHO grades I, III and IV according to the third aspect of the present invention A neutral bisecting N-linked sugar having a plurality of Fuc selected from the group consisting of (Hex) 2 (HexNAc) 3 (Fuc) 2 + core and (Hex) 2 (HexNAc) 3 (Fuc) 3 + core Consists of chains.
- the glioma WHO grade I diagnostic marker according to the fourth aspect of the present invention is: It consists of at least one sugar chain selected from the group consisting of ⁇ 1,6-branched N-linked sugar chains, pouchmannose sugar chains, monoantenna sugar chains and GD3.
- the glioma WHO grade II diagnostic marker according to the fifth aspect of the present invention is: Total N-linked sugar chain, total GSL sugar chain, N-linked sugar chain subjected to fucose modification, Gg series GSL sugar chain, Gb series GSL sugar chain, (n) Lc series GSL sugar chain subjected to fucose modification And at least one sugar chain selected from the group consisting of Neu5Gc-containing sugar chains.
- the glioma WHO grade III diagnostic marker according to the sixth aspect of the present invention is: Bisect GlcNAc type N-linked sugar chain, core 2 type O-linked sugar chain, Gg series GSL sugar chain, Gb series GSL sugar chain, SSEA-3, SSEA-4, Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-6 (Gal ⁇ 1-3) It consists of a sugar chain selected from the group consisting of GalNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4Gal ⁇ 1-4Glc and core fucose.
- the glioma WHO grade IV diagnostic marker according to the seventh aspect of the present invention is: N-linked sugar chain modified with fucose, (n) Lc series GSL sugar chain, (n) Lc series GSL sugar chain modified with fucose, GSL-21, GSL-33, GSL-35, GSL-38 , GSL-47, Bisect GlcNAc type N-linked sugar chain, N-linked sugar chain having ⁇ 2,6-linked sialic acid, Lewis B [(Fuc ⁇ 1 ⁇ 2) Gal ⁇ 1 ⁇ 3 (Fuc ⁇ 1 ⁇ 4) GlcNAc)] It consists of at least one sugar chain selected from the group consisting of a sugar chain having a structure and a sugar chain having a Lewis Y [(Fuc ⁇ 1 ⁇ 2) Gal ⁇ 1 ⁇ 4 (Fuc ⁇ 1 ⁇ 3) GlcNAc)] structure.
- the diagnostic method of WHO grade I of glioma is: Measuring the expression level of at least one sugar chain selected from the group consisting of ⁇ 1,6-branched N-linked sugar chain, pouchmannose sugar chain, monoantenna sugar chain and GD3 in a sample derived from a subject including.
- the diagnostic method of WHO grade II of glioma is: Total N-linked glycans, total GSL glycans, N-linked glycans modified with fucose, Gg-series GSL glycans, Gb-series GSL glycans, fucose-modified in samples derived from subjects (n ) Measuring the expression level of at least one sugar chain selected from the group consisting of Lc series GSL sugar chains and Neu5Gc-containing sugar chains.
- the diagnostic method of WHO grade III of glioma according to the twelfth aspect of the present invention, Bisect GlcNAc type N-linked sugar chain, core type 2 O-linked sugar chain, Gg series GSL sugar chain, Gb series GSL sugar chain, SSEA-3, SSEA-4, Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1- 6 (Gal ⁇ 1-3) GalNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4Gal ⁇ 1-4Glc and the step of measuring the expression level of at least one sugar chain selected from the group consisting of core fucose.
- the diagnostic method of WHO grade IV of glioma is: N-linked sugar chain modified with fucose, (n) Lc series GSL sugar chain, (n) Lc series GSL sugar chain modified with fucose, GSL-21, GSL-33, GSL in a sample derived from a subject -35, GSL-38, GSL-47, Bisect GlcNAc type N-linked sugar chain, N-linked sugar chain with ⁇ 2,6-linked sialic acid, Lewis B [(Fuc ⁇ 1 ⁇ 2) Gal ⁇ 1 ⁇ 3 (Fuc ⁇ 1 ⁇ 4) Expression of a sugar chain having a GlcNAc)] structure and at least one sugar chain selected from the group consisting of sugar chains having the Lewis Y [(Fuc ⁇ 1 ⁇ 2) Gal ⁇ 1 ⁇ 4 (Fuc ⁇ 1 ⁇ 3) GlcNAc)] structure Measuring the amount.
- the glioma diagnosis method comprises: Mono-antenna type sugar chain, total N-linked sugar chain, total GSL sugar chain, fucose modified (n) Lc series GSL sugar chain, core type 2 O-linked sugar chain, Gal ⁇ 1 -4GlcNAc ⁇ 1-6 (Gal ⁇ 1-3) GalNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4Gal ⁇ 1-4Glc, (n) Lc series GSL sugar chain, GSL-21, GSL-33, GSL-35, GSL-38 and GSL-47 A step of measuring the expression level of one selected sugar chain.
- a method for detecting a glycan marker for evaluating the degree of progression of a tumor comprises: N-linked sugar chains and O-linked sugars that are expressed in cells at each stage after gene transfer in the process of transforming cells into cancer by performing gene transfer two or more times to cells Qualitatively quantifying chains and GSL sugar chains; Analyzing the variation in the expression level of the N-linked sugar chain, O-linked sugar chain and GSL sugar chain in the process; Selecting a glycan marker based on the correlation between the gene introduction and the variation in the expression level of the N-linked glycan, O-linked glycan and GSL glycan in the process; including.
- the sugar chain marker according to the sixteenth aspect of the present invention is: Obtained by the method according to the fifteenth aspect of the present invention.
- the sugar chain marker is used for diagnosis of glioma.
- a diagnostic marker capable of diagnosing glioma with sufficient sensitivity and specificity, a discrimination method and a diagnostic method, a method for detecting a glycan marker, and a glycan marker.
- FIG. 2 is a diagram showing a qualitative and quantitative expression analysis method for N-linked sugar chains, O-linked sugar chains, and GSL sugar chains. It is a figure showing the result of having performed the quantitative analysis of the sugar chain about each cell.
- (A) is a diagram showing the expression level of ⁇ 1,6-branched N-linked sugar chains
- (b) is a diagram showing the expression level of Mmat5 involved in the biosynthesis of ⁇ 1,6-branched sugar chains
- c) is a diagram showing the relative amount of N-linked sugar chains branched into ⁇ 1,6. It is a figure showing the result of having performed the quantitative analysis of the sugar chain about each cell.
- (A) is a figure showing the expression level of a pouch mannose type sugar chain
- (b) is a figure showing the expression level of a monoantenna type sugar chain. It is a figure showing the biosynthetic pathway of a pouch mannose type sugar chain.
- FIG. 3 is a diagram showing the expression level of N-linked sugar chains modified with two or more fucose. It is a figure showing the result of having performed the quantitative analysis of the sugar chain about each cell.
- (A) is a figure showing the expression level of Gg series GSL sugar chain
- (b) is a figure showing the expression level of Gb series GSL sugar chain
- (c) is an expression of (n) Lc series GSL sugar chain. It is a figure showing quantity.
- (a) is a diagram showing the expression level of B4GALT1
- (b) is a diagram showing the expression level of ST3GAL2
- (c) is a diagram showing the expression level of A4GALT
- (d) is It is a figure showing the expression level of B3GNT5. It is a figure showing the result of having performed the quantitative analysis of the sugar chain about each cell.
- (A) is a figure showing the expression level of (n) Lc series GSL sugar chain not subjected to fucose modification
- (b) is the expression level of (n) Lc series GSL sugar chain subjected to one fucose modification. It is a figure showing
- (c) is a figure showing the expression level of the (n) Lc series GSL sugar chain which received 2 fucose modification
- (d) is the (n) Lc series GSL which received 3 fucose modification
- (A) is a figure showing the expression level of Bist GlcNAc type N-linked sugar chain
- (b) is a figure showing the expression level of Mmat3. It is a figure showing the result of having performed the quantitative analysis of the sugar chain about each cell.
- (A) is a figure showing the ratio which carried out (alpha) 2,6 bond about the sialic acid couple
- (b) is a figure showing the ratio which carried out (alpha) 2,6 bond about the sialic acid couple
- FIG. 3 is a diagram showing the expression level of core type 2 O-linked sugar chains. It is a figure showing the biosynthetic pathway of a mucin type O bond type sugar chain. It is a figure showing the result of having performed the quantitative analysis of the sugar chain about each cell.
- A is a figure showing the expression level of SSEA-3
- (b) is a figure showing the expression level of SSEA-4. It is a figure showing the result of having performed the quantitative analysis of the sugar chain about each cell.
- FIG. 4 is a view showing the expression level of Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-6 (Gal ⁇ 1-3) GalNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4Gal ⁇ 1-4Glc.
- (A) is a diagram showing the expression level of GSL-21
- (b) is a diagram showing the expression level of GSL-33
- (c) is a diagram showing the expression level of GSL-35
- (d ) Shows the expression level of GSL-38
- (e) shows the expression level of GSL-47.
- FIG. 3 is a graph showing the expression level of sialylated complex N-linked sugar chains.
- FIG. 3 is a view showing the expression level of a bisecting N-linked sugar chain.
- (A) is 23000C
- (b) is 23100C
- (c) is 23110C
- (d) is 23120C
- (e) is 34000C
- (f) is a figure which shows the expression level of 34100C. It is a figure which shows the result of a cluster analysis. It is a figure which shows the expression level of the neutral double chain
- (A) is 12200C
- (b) is 22200C
- (c) is 21200C
- (d) is 31100C
- (e) is 31200C
- (f) is 32200C
- (g) is a figure which shows the expression level of 32100C.
- This method is a method of detecting a sugar chain marker for evaluating the degree of progression of a tumor.
- the “tumor” is not particularly limited, and is not limited to glioma, chronic myelogenous leukemia (Chronic Myelogenous Leukemia; CML), chronic lymphocytic leukemia (Chronic Lymphatic Leukemia; CLL), adrenal cortex.
- Cancer (Adrenocortical cancer), Anal cancer (Anal cancer), Bile duct cancer (Biliary cancer), Bladder cancer, Breast cancer, Cervical cancer, Cervical cancer, Cervical cancer Endometrial cancer, Esophageal cancer, Yui Ewing's cancer, Gallbladder cancer, Hodgkin's disease, Hypopharyngeal cancer, Laryngeal cancer, Oral lip cancer , Liver cancer, non-small cell lung cancer (Lung cancer-non-small cell), non-Hodgkin lymphoma (Lymphoma-Non-Hodgkin's), melanoma (Melanoma), mesothelioma (Mesothelioma) Myeloma (Multiple myeloma), ovarian cancer (Ovarian cancer), pancreatic cancer (Pancreatic ca) cer), prostate cancer (Prostate cancer), gastric cancer (Stomach cancer), testicular cancer (Testicular cancer), thyroid
- tumor progression is represented by a known scale such as TNM classification, stage classification, etc., and in the case of glioma, for example, it is represented by WHO grade (grade I to IV).
- sugar chain marker represents a biomarker composed of sugar chains including N-linked sugar chains, O-linked sugar chains and GSL sugar chains.
- An N-linked sugar chain is a sugar chain bonded to the amide nitrogen atom in the side chain of asparagine in a protein, polypeptide or peptide.
- An O-linked sugar chain is a sugar chain that is bonded to the oxygen atom of the side chain of serine or threonine in a protein, polypeptide or peptide.
- the GSL sugar chain refers to a sugar chain modified on the head of ceramide of glycosphingolipid (GSL).
- glycocan marker represents a specific sugar chain such as “Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-6 (Gal ⁇ 1-3) GalNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4Gal ⁇ 1-4Glc”, for example, in the case of a GSL sugar chain;
- N-linked sugar chain it represents a specific group of sugar chains such as an N-linked sugar chain subjected to fucose modification and a Neu5Gc-containing sugar chain; and “total N-linked sugar chain” It represents the whole N-linked sugar chain and the whole GSL sugar chain, such as “total GSL sugar chain”.
- an N-linked sugar chain may be represented by a 5-digit number, and this 5-digit number represents (Hex) a (HexNAc) b (Fuc) c (Neu5Ac) d (Neu5Gc) e + core ( A to e of Man3GlcNAc2) are represented.
- the N-linked sugar chain represented by “12210C” has a structure of (Hex) 1 (HexNAc) 2 (Fuc) 2 (Neu5Ac) 1 + core (Man3GlcNAc2).
- N-linked sugar chains examples include the following.
- O-linked sugar chain examples include the following.
- GSL sugar chains examples include the following.
- the method for detecting a sugar chain marker comprises: (A) N-linked sugar chains and O-linkages expressed in cells at each stage after gene transfer in the process of transforming cells into cancer by performing gene transfer two or more times to cells Qualitatively determining the type sugar chain and GSL sugar chain; (B) analyzing the change in the expression level of the N-linked sugar chain, the O-linked sugar chain and the GSL sugar chain in the process of transforming cells into cancer stepwise; (C) Based on the correlation between gene transfer and changes in the expression levels of N-linked sugar chains, O-linked sugar chains and GSL sugar chains in the process of cancerous cells in stages, Selecting a chain marker; including.
- Step (a) “Process for stepwise canceration of cells by performing gene transfer two or three times or more” will be described.
- cells are cancerated by introducing genes into cells in multiple stages.
- it is necessary to acquire anchorage-independent growth ability and tumorigenicity through various stages such as immortalization by mutation of various genes, abnormalities of tumor suppressor genes and proto-oncogenes, and suppression of apoptosis.
- the multi-stage theory is widely accepted.
- the cells and genes used here are not particularly limited, and any cells and genes can be appropriately selected as long as they can make a model for canceration in stages by performing gene transfer two or more times.
- the model for causing canceration stepwise by performing gene transfer two or more times as described above is the stage of hTERT, SV40ER, H-RasV12 and myrAKT genes in NHA (Normal human astrocycles).
- NHA Normal human astrocycles
- Can be exemplified (Sasai K, Akagi T, Aoanagi E, Tabu K, Kaneko S), which can be exemplified by the introduction of glioma model cells (NHA-T, NHA-TS, NHA-TSR and NHA-TSRA).
- Tanaka S.O6-methylguanine-DNA methyltransferase is downregulated in transformed astrocells: impli ations for anti-glioma therapies.Mol Cancer.2007; 6:. 36) ( Figure 1). Immortalization is a prerequisite for canceration, and telomerase expression is very low or absent in somatic cells, but is highly expressed in ES cells, germ cells, stem cells in proliferating tissues, and over 90% of human tumors. ing. Ectopic expression of hTERT has often been shown to cause infinite cell growth (immortalization). The efficiency of cell immortalization is further enhanced when SV40ER is introduced together with hTERT.
- SV40ER encodes small-tantigen and large-T antigen, the former being a suppressor of protein phosphatase 2A (downregulated with about half human glioma), and the latter being tumor suppressor gene products p53, pRB, and p107.
- NHA-TSR into which H-ras active mutant H-RasV12, which is an oncogene product, is further introduced, becomes cancerous by acquiring anchorage-independent growth ability and tumorigenic ability.
- myrAKT PI3K signaling is constitutively activated, evading the cell from apoptosis and activating its proliferation, with a marked increase in malignancy.
- NHA-T cells mimic the state of non-cancerous but immortalized equivalent to WHO grade I.
- NHA-TS cells also mimic benign gliomas corresponding to WHO grade II.
- NHA-TSR cells form malignant gliomas equivalent to WHO grade III.
- NHA-TSRA cells form glioblastomas equivalent to WHO grade IV.
- HSAECs normal human small air epithelial cells
- hTERT overexpression dominant negative mutation of pRB and p53
- KRAS activating mutation KRASV12
- Cancer Res. 71 (7): 2541-1549, 2011 Any cancer cell model that can be cancerated in stages by gene transfer two or three times or more can be used as appropriate.
- step (a) “quantitative determination of N-linked sugar chains, O-linked sugar chains and GSL sugar chains expressed in cells at each stage after gene introduction” will be described.
- “cells at each stage after gene introduction” means NHA-T cells after introduction of hTERT, NHA-TS cells after introduction of SV40ER, NHA-TSR cells after introduction of H-RasV12, myrAKT Refers to NHA-TSRA cells after introduction.
- “Qualitative quantification of N-linked sugar chain, O-linked sugar chain and GSL sugar chain expressed in cells at each stage after gene introduction” means that in the case of the glioma model described above, NHA-T cells , Identify the N-linked glycan, O-linked glycan and GSL glycan that are expressed for each of NHA-TS cells, NHA-TSR cells and NHA-TSRA cells, and measure their expression levels That means.
- the types of N-linked sugar chains, O-linked sugar chains and GSL sugar chains to be qualitatively quantified are, for example, 104 types of N-linked sugar chains, 12 types of O-linked sugar chains, and 46 types of GSL sugar chains. It is.
- N-linked sugar chains By combining N-linked sugar chains, O-linked sugar chains and GSL sugar chains, it is possible to increase the types of sugar chains to be analyzed, and to compare sugar chain fluctuations between the three. It can be performed. For this reason, it is possible to verify in more detail the effect of a single gene mutation on cell sugar chain expression fluctuations in the process of canceration, and to clarify the kinetics of carbohydrate expression throughout the entire process from cancer development to progression. it can.
- step (b) “analyzing changes in the expression levels of N-linked sugar chains, O-linked sugar chains and GSL sugar chains in the process of gradually transforming cells into cancer”
- the expression levels of N-linked sugar chains, O-linked sugar chains and GSL sugar chains for each of NHA-T cells, NHA-TS cells, NHA-TSR cells and NHA-TSRA cells Comparing between cells.
- “Correlation between gene transfer in step (c) and fluctuation in expression level of N-linked sugar chain, O-linked sugar chain and GSL sugar chain in the process of canceration of cells in stages” For example, in the case of the glioma model described above, “selecting a glycan marker based on the sex”, for example, tracking changes in the expression level of GSL-21 (described later) from NHA-T cells to NHA-TSRA cells. As a result, if the expression is remarkably high in NHA-TSRA cells, it is judged that there is a correlation between the myrAKT gene introduction and the increase in the expression level of GSL-21, and GSL-21 is selected as a sugar chain marker. To do. In this case, GSL-21 can be used for glioma WHO grade IV diagnosis. Thus, according to the method of the present invention, a sugar chain marker for evaluating the degree of tumor progression can be detected.
- the “diagnostic marker” has the same meaning as the aforementioned “glycan marker”.
- the diagnostic markers according to the invention are used for the diagnosis of glioma or for the diagnosis of glioma WHO grade I, II, III and IV.
- the diagnostic markers for glioma include monoantennary sugar chains, total N-linked sugar chains, total GSL sugar chains, fucose-modified (n) Lc series GSL sugar chains, core type 2 O-linked sugars Chain, Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-6 (Gal ⁇ 1-3) GalNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4Gal ⁇ 1-4Glc, (n) Lc series GSL sugar chains, GSL-21, GSL-33, GSL-35, GSL-38, GSL-47 It consists of a sugar chain selected from the group.
- “Monoantenna-type sugar chains” include Gn-M3 (Man ⁇ 1-6 (GlcNAc ⁇ 1-2Man ⁇ 1-3) Man ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-4GlcNAc), Gn-M4 (Man ⁇ 1-3 / 6Man ⁇ 1-6 (GlcNAc ⁇ 1-2Man ⁇ 1-3) Man ⁇ 1-3. 4GlcNAc ⁇ 1-4GlcNAc), Gn-M5 (Man ⁇ 1-3 (Man ⁇ 1-6) Man ⁇ 1-6 (GlcNAc ⁇ 1-2Man ⁇ 1-3) Man ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-4GlcNAc) and other p-mannose type sugars It is considered to be a chain precursor.
- the “total N-linked glycan” includes the entire N-linked glycan, and includes various types (for example, 104 types) of N-linked glycans. .
- the “total GSL sugar chain” includes the entire GSL sugar chain, and includes many types (for example, 46 types) of GSL sugar chains.
- “Fucose-modified (n) Lc-series GSL sugar chain” is a fucosylated lacto-series GSL sugar chain having a structure having one, two, three, etc. fucose. Includes chains. (Gal) a (GlcNAc) b (Fuc) c (Neu5Ac) d (Neu5Gc) e + GlcNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4Glc (core structure is GlcNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4Glc) (where c is 1 or more).
- the “core type 2 O-linked sugar chain” is a sugar chain synthesized from GalNAc via Gal ⁇ 1-3GalNAc (indicated as “Core2” in FIG. 16).
- Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-6 (Gal ⁇ 1-3) GalNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4Gal ⁇ 1-4Glc” is one of (n) Lc series GSL sugar chains.
- (N) Lc-series GSL sugar chain encompasses all lacto-series GSL sugar chains.
- GSL-21 is an (n) Lc series GSL sugar chain, Gal ⁇ 1-3 (Fuc ⁇ 1-4) GlcNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4Glc, Fuc ⁇ 1-2Gal ⁇ 1-3GlcNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4Glc, Gal ⁇ 1-4 (Fuc ⁇ 1-3) It has a structure of GlcNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4Glc or Fuc ⁇ 1-2Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4Glc.
- GSL-33 is an (n) Lc series GSL sugar chain, Gal ⁇ 1-3GalNAc ⁇ 1-3 (Fuc ⁇ 1-2) Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4Glc, Gal ⁇ 1-4 (Fuc ⁇ 1-3) GlcNAc ⁇ 1- 3Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4Glc or Fuc ⁇ 1-2Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-3 (Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-6) Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4Glc
- GSL-35 is an (n) Lc series GSL sugar chain, Fuc ⁇ 1-2Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-3 (Fuc ⁇ 1-2Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-6) Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4Glc, Fuc ⁇ 1-3 (Gal ⁇ 1-4) GlcNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4 (Fuc ⁇ 1-3) GlcNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4Glc or Fuc ⁇ 1-2Gal ⁇ 1-3GalNAc ⁇ 1-3 (Fuc ⁇ 1-2) Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1G1c
- GSL-38 is a (n) Lc-series GSL sugar chain, NeuAc ⁇ 2-3Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4 (Fuc ⁇ 1-2) GlcNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4Glc, NeuAc ⁇ -4-3Gc1-4Glc Fuc ⁇ 1-2Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-6) Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4Glc or NeuAc ⁇ 2-3Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-3 (Fuc ⁇ 1-2Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-6) Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 3G
- GSL-47 is (n) an Lc series GSL sugar chain, Gal ⁇ 1-4 (Fuc ⁇ 1-3) GlcNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4Glc, Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4 (Fuc ⁇ 1-3) GlcNAc ⁇ 1 3Gal ⁇ 1-4Glc, Gal ⁇ 1-3GalNAc ⁇ 1-3 (Fuc ⁇ 1-2) Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4Glc or Fuc ⁇ 1-2Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4Glc
- the diagnostic marker used for diagnosis of glioma according to the present invention was subjected to increased expression of monoantennary sugar chains, decreased expression of total N-linked sugar chains, decreased expression of total GSL sugar chains, and fucose modification (n) Increased expression of Lc series GSL sugar chain, decreased expression of core type 2 O-linked sugar chain, increased expression of Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-6 (Gal ⁇ 1-3) GalNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4Gal ⁇ 1-4Glc, (n) Lc series GSL sugar Glioma is affected when increased chain expression, increased GSL-21 expression, increased GSL-33 expression, increased GSL-35 expression, increased GSL-38 expression, and increased GSL-47 expression Can be diagnosed.
- the monoantenna type sugar chain may be used as a glioma WHO grade I diagnostic marker, as described later.
- At least one sugar chain selected from the group consisting of a total N-linked sugar chain, a total GSL sugar chain, and a (n) Lc series GSL sugar chain that has undergone fucose modification is described below. As such, it may be used as a diagnostic marker for glioma WHO grade II.
- a sugar chain selected from at least one of the core type 2 O-linked sugar chain and Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-6 (Gal ⁇ 1-3) GalNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4Gal ⁇ 1-4Glc will be described later.
- it may be used as a diagnostic marker for glioma WHO grade III.
- (n) Lc series GSL sugar chains (n) Lc series GSL sugar chains modified with fucose, GSL-21, GSL-33, GSL-35, GSL-38 and GSL- As described later, at least one sugar chain selected from the group consisting of 47 may be used as a diagnostic marker for WHO grade IV of glioma.
- the glioma WHO grade I diagnostic marker according to the present invention includes, in addition to the above, at least one sugar chain selected from the group consisting of ⁇ 1,6-branched N-linked sugar chain, pouchmannose sugar chain and GD3. included.
- the glioma WHO grade II diagnostic marker according to the present invention comprises an N-linked sugar chain modified with fucose, a Gg series GSL sugar chain, a Gb series GSL sugar chain, and a Neu5Gc-containing sugar chain.
- a sugar chain selected from at least one group is included.
- diagnostic markers for glioma WHO grade III include Bisect GlcNAc type N-linked sugar chain, Gg series GSL sugar chain, Gb series GSL sugar chain, SSEA-3, SSEA-4 and A sugar chain selected from at least one selected from the group consisting of core fucose is included.
- glycoma WHO grade IV diagnostic markers include fucosylated N-linked sugar chains, Bisect GlcNAc type N-linked sugar chains, and ⁇ 2,6-linked sialic acid.
- a sugar chain selected from the group consisting of sugar chains having a structure is included. *
- ⁇ 1,6-branched N-linked sugar chain is an N-linked sugar chain having a structure synthesized by ⁇ -1,6-N-acetylglucosaminyltransferase. It has a structure of GlcNAc ⁇ 1-6Man ⁇ 1-6Man ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-4GlcNAc (“GlcNAc ⁇ 1-6” is a ⁇ 1-6 branched GlcNAc).
- “Pouchmannose-type sugar chains” include M1 ((Man) 1 (GlcNAc) 2), M2 ((Man) 2 (GlcNAc) 2), M3 ((Man) 3 (GlcNAc) 2), M4 ((Man) It includes an N-linked sugar chain such as 1+ (Man) 3 (GlcNAc) 2) and has a structure synthesized from ⁇ -N-acetylhexosaminisase.
- Pouchmannose-type sugar chains are widely recognized in invertebrates, but are not present in vertebrates including humans, or are considered to exist only in trace amounts. The production mechanism in vertebrates is unknown because the ⁇ -N-acetylhexosaminisase necessary for producing pouchmannose-type sugar chains in invertebrates has not been found in vertebrates.
- GD3 is a sugar chain composed of ((Hex) 2 (Neu5Ac) 2).
- “An N-linked sugar chain modified with fucose” is a fucosylated N-linked sugar chain, and includes an N-linked sugar chain having a structure having two or more fucose.
- Gg series GSL sugar chain includes GM3 ((Hex) 2 (Neu5Ac) 1), GM2 ((Hex) 2 (HexNAc) 1 (Neu5Ac) 1), GM1 ((Hex) 3 (HexNAc) 1 (Neu5Ac) 1), GD3 ((Hex) 2 (Neu5Ac) 2), GD1 ((Hex) 3 (HexNAc) 1 (Neu5Ac) 2) and other ganglo series GSL sugar chains.
- Gb-series GSL sugar chains include Gb3 (Gal ⁇ 1-4Gal ⁇ 1-4Glc), Gb4 (GalNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4Gal ⁇ 1-4Glc), SSEA-4 (described later), Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-6 (Gal ⁇ 1-3) GalNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1- It includes all globo series GSL sugar chains such as 4Gal ⁇ 1-4Glc.
- Neu5Gc N-glycolylneuraminic acid-containing sugar chain
- Neu5Gc N-glycolylneuraminic acid-containing sugar chain
- Neu5Gc is a sugar chain incorporating Neu5Gc, which is a non-human sialic acid.
- Neu5Gc like N-acetylneuraminic acid (Neu5Ac), is a monosaccharide (acidic sugar) that constitutes a sugar chain.
- Neu5Gc and Neu5Ac are included in the sugar chain, but in humans, the enzyme that converts Neu5Ac to Neu5Gc is deficient, so it is said that the sugar chain containing Neu5Gc is not normally expressed. Yes.
- N-linked sugar chain having ⁇ 2,6-linked sialic acid is an N-linked sugar chain having a structure synthesized by ST6Gal-I ( ⁇ 2,6-sialyltransferase).
- “Bisect GlcNAc type N-linked sugar chain” is a sugar chain in which N-acetylglucosamine is bound to a branched structure.
- GlcNAc ⁇ 1-2 and / or 1-6Man ⁇ 1-6 is a sugar chain having a partial structure of Man ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-4GlcNAc (“GlcNAc ⁇ 1-4”) (Hex) 2 (HexNAc) 3 (Fuc) 1+ (Man) 3 (GlcNAc) 2, (Hex) 2 (HexNAc) 3 (Fuc) 2+ (Man) 3 (GlcNAc) 2, (Hex) ) 2 (HexNAc) 3 (Fuc) 1 (NeuAc) 1+ (Man) 3 (GlcNAc) 2, (Hex) 2 (HexNAc) 3 (Fuc) 1 (NeuAc) 2+ (Man) 3 (GlcNAc) 2, (Hex) 2 (HexNAc) 3 (Fuc) 1 (
- SSEA-3 is one of Gb-series GSL sugar chains and a precursor of SSEA-4 below. It has a structure of Gal ⁇ 1-3GalNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4Gal ⁇ 1-4Glc.
- SSEA-4 is one of Gb series GSL sugar chains. It has a structure of NeuAc ⁇ 2-3Gal ⁇ 1-3GalNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4Gal ⁇ 1-4Glc.
- Core fucose is (Gal) a (Man) b (Fuc) c (GlcNAc) d (GalNAc) e (Neu5Ac) f (Neu5Gc) g (SO3H) h + Man ⁇ 1-6 (Man ⁇ 1-3) Man ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-4 ( Fuc ⁇ 1-6) GlcNAc (Man ⁇ 1-6 (Man ⁇ 1-3) Man ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-4 (Fuc ⁇ 1-6) GlcNAc having Fuc bound to the base of the core structure), Gal, Man, Fuc, GlcNAc, GalNAc, Neu5Ac, Neu5Gc, sulfuric acid (SO3H) may be attached).
- a sugar chain having a Lewis B [(Fuc ⁇ 1 ⁇ 2) Gal ⁇ 1 ⁇ 3 (Fuc ⁇ 1 ⁇ 4) GlcNAc)] structure is an N-linked sugar chain subjected to fucose modification.
- a sugar chain having a Lewis Y [(Fuc ⁇ 1 ⁇ 2) Gal ⁇ 1 ⁇ 4 (Fuc ⁇ 1 ⁇ 3) GlcNAc)] structure is an N-linked sugar chain subjected to fucose modification.
- the glioma diagnostic marker according to the present invention and the glioma WHO grade I, II, III, and IV diagnostic markers may be obtained by the aforementioned method for detecting a sugar chain marker of the present invention.
- glioma WHO grade I can be used alone or in combination of two or more. It can be used as a diagnostic marker. More specifically, when the expression of these sugar chains is increased, it can be diagnosed as suffering from glioma WHO grade I.
- total N-linked sugar chain total GSL sugar chain, N-linked sugar chain subjected to fucose modification, Gg series GSL sugar chain, Gb series GSL sugar chain, fucose modified (n) Lc series GSL
- sugar chains and Neu5Gc-containing sugar chains reflect inactivation of tumor suppressor genes such as p53 and Rb, they can be used alone or in combination of two or more as WHO grade II diagnostic markers for glioma.
- decreased expression of total N-linked sugar chains and total GSL sugar chains increased expression of N-linked sugar chains modified with fucose, decreased expression of Gg series GSL sugar chains, Gb series GSL sugars Diagnosis of suffering from WHO grade II of glioma when increased expression of chain, increased expression of fucose-modified (n) Lc series GSL sugar chain, and increased expression of Neu5Gc-containing sugar chain be able to.
- Bisect GlcNAc type N-linked sugar chain, core 2 type O-linked sugar chain, Gg series GSL sugar chain, Gb series GSL sugar chain, SSEA-3, SSEA-4, Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-6 (Gal ⁇ 1 -3) GalNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4Gal ⁇ 1-4Glc and core fucose reflect Ras activation, and can be used alone or in combination of two or more as WHO grade III diagnostic markers for glioma.
- Bist GlcNAc type N-linked sugar chain expression increase Core 2 type O-linked sugar chain expression decrease, Gg series GSL sugar chain expression decrease, Gb series GSL sugar chain expression increase
- An increase in expression of SSEA-3 an increase in expression of SSEA-4, an increase in expression of Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-6 (Gal ⁇ 1-3) GalNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4Gal ⁇ 1-4Glc, and an increase in the expression of core fucose. It can be diagnosed as suffering from WHO Grade III.
- an N-linked sugar chain modified with fucose (n) an Lc series GSL sugar chain, an (n) Lc series GSL sugar chain modified with fucose, GSL-21, GSL-33, GSL-35, GSL -38, GSL-47, Bisect GlcNAc type N-linked sugar chain, N-linked sugar chain with ⁇ 2,6-linked sialic acid, Lewis B [(Fuc ⁇ 1 ⁇ 2) Gal ⁇ 1 ⁇ 3 (Fuc ⁇ 1 ⁇ 4) GlcNAc )]
- a sugar chain having a structure and a sugar chain having a Lewis Y [(Fuc ⁇ 1 ⁇ 2) Gal ⁇ 1 ⁇ 4 (Fuc ⁇ 1 ⁇ 3) GlcNAc)] structure reflect the activation of AKT, and therefore can be used alone or in combination of two or more.
- an N-linked sugar chain modified with fucose (n) an Lc series GSL sugar chain, an (n) Lc series GSL sugar chain modified with fucose, GSL-21, GSL-33, GSL -35, increased expression of GSL-38 and GSL-47, decreased expression of Bisect GlcNAc type N-linked sugar chain and N-linked sugar chain with ⁇ 2,6-linked sialic acid, and Lewis B [(Fuc ⁇ 1 ⁇ 2) Increased expression of sugar chains having a Gal ⁇ 1 ⁇ 3 (Fuc ⁇ 1 ⁇ 4) GlcNAc)] structure and a Lewis Y [(Fuc ⁇ 1 ⁇ 2) Gal ⁇ 1 ⁇ 4 (Fuc ⁇ 1 ⁇ 3) GlcNAc)] structure
- it can be diagnosed as suffering from glioma WHO grade IV.
- Conjugated sugar chain is glio Can be used as a diagnostic marker for discriminating the WHO grade III and IV of WHO grade I and II and glioma Ma.
- a sialylated complex-type N-linked sugar chain selected from at least one selected from the group consisting of 22020C, 33030C, and 33130C when the expression of a sialylated complex-type N-linked sugar chain selected from at least one selected from the group consisting of 22020C, 33030C, and 33130C is reduced, it can be diagnosed as grade I / II. If the expression of the sugar chain is increased, it can be diagnosed as grade III / IV. 22020C, 33030C, and 33130C are particularly useful for distinguishing between glioma grade II and grade III.
- a neutral bisecting N-linked sugar chain selected from at least one selected from the group consisting of 23110C, 23120C, 34000C, and 34100C when the expression of a neutral bisecting N-linked sugar chain selected from at least one selected from the group consisting of 23110C, 23120C, 34000C, and 34100C is reduced, it can be diagnosed as grade I / II. If the expression of the sugar chain is increased, it can be diagnosed as grade III / IV. 23110C, 23120C, 34000C and 34100C are particularly useful for distinguishing between glioma grade II and grade III.
- a neutral double-chain complex N-linked sugar chain having two Fuc selected from at least one selected from the group consisting of 12200C and 22200C is increased, it is diagnosed as grade I / II If the expression of the sugar chain is reduced, it can be diagnosed as grade III / IV. 12200C and 22200C are particularly useful for distinguishing between glioma grade II and grade III.
- a diagnosis of grade I / II is made If the expression of the sugar chain is reduced, it can be diagnosed as grade III / IV. 13200C, 14200C and 24200C are particularly useful for distinguishing between glioma grade II and grade III.
- Neutral bisecting N-linked glycans having a plurality of Fuc selected from the group consisting of 23200C and 23300C discriminate between glioma WHO grade II and glioma WHO grades I, III and IV Can be used as a diagnostic marker. More specifically, when the expression of a neutral bisecting N-linked sugar chain having a plurality of Fuc selected from at least one selected from the group consisting of 23200C and 23300C is increased, a diagnosis of grade II is made. If the expression of the sugar chain is reduced, it can be diagnosed as grade I / III / IV. 23200C and 23300C are particularly useful for distinguishing between glioma grade II and grade III.
- 2201C, 22110C, 22120C, 33010C, 33020C, 33110C, 33120C, 44020C, 44030C, 44040C, 44110C, and 44120C which are sialylated complex N-linked sugar chains, can also be used as glioma diagnostic markers.
- Bisect type N-linked sugar chains 23000C and 23100C can also be used as diagnostic markers for glioma.
- the method for diagnosing glioma comprises a monoantenna type sugar chain, total N-linked sugar chain, total GSL sugar chain, fucose-modified (n) Lc series GSL sugar chain, core 2 Type O-linked sugar chain, Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-6 (Gal ⁇ 1-3) GalNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4Gal ⁇ 1-4Glc, (n) Lc series GSL sugar chains, GSL-21, GSL-33, GSL-35, GSL-38 And measuring the expression level of at least one sugar chain selected from the group consisting of GSL-47.
- Subject refers to all mammals including humans who are diagnosed with glioma or require diagnosis.
- Subject-derived sample means, for example, a biological fluid sample (blood, serum, plasma, gastric mucus, duodenal juice, pancreatic juice, bile, ascites, sputum, bronchoalveolar lavage fluid, etc.), tissue or cell obtained from the subject Samples (cancerous tissues or cells such as stomach, duodenum, large intestine, pancreas, gallbladder, bile duct, bronchi, lung, etc.) and the like.
- a biological fluid sample blood, serum, plasma, gastric mucus, duodenal juice, pancreatic juice, bile, ascites, sputum, bronchoalveolar lavage fluid, etc.
- tissue or cell obtained from the subject Samples (cancerous tissues or cells such as stomach, duodenum, large intestine, pancreas, gallbladder, bile duct, bronchi, lung, etc.) and the like.
- a known method As a method of “measuring the expression level of a sugar chain”, a known method is used, and examples thereof include an ELISA method using an antibody.
- Diagnosis of glioma is performed using the amount of sugar chain in the sample derived from the subject as an index.
- the sugar chain expression level exceeds a certain standard, or when the sugar chain expression level falls below a certain standard, the subject can be diagnosed as suffering from glioma.
- the single expression level of the sugar chain may be used as an index, or the expression level of the sugar chain in a combination of two or more may be used as an index.
- the expression level of a monoantennary sugar chain in a sample derived from a subject is in a sample derived from a subject not affected by glioma (all mammals including humans, the same applies hereinafter).
- the expression level of the total N-linked sugar chain in the subject-derived sample is the total in the sample from the subject not suffering from glioma.
- the total GSL sugar chain expression level in the subject-derived sample is the total GSL sugar in the sample from the subject not suffering from glioma
- the expression level of the (n) Lc-series GSL sugar chain subjected to fucose modification in the sample derived from the subject is in the sample derived from the subject not suffering from glioma
- the fucose modification (N) When it is confirmed that the expression level of the Lc series GSL sugar chain is higher than that of the Lc series GSL sugar sugar; the expression level of the core type 2 O-linked sugar chain in the subject-derived sample is not affected by glioma When it is confirmed that the expression level of the core 2 type O-linked glycan is small in the sample derived from Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-6 (Gal ⁇ 1-3) GalNAc ⁇
- the expression level of GSL-33 in the sample derived from the subject is higher than the expression level of GSL-33 in the sample derived from the subject not suffering from glioma.
- the expression level of GSL-35 in the sample derived from the subject is higher than the expression level of GSL-35 in the sample derived from the subject not suffering from glioma;
- the expression of GSL-47 in the sample derived from the subject The amount is glioma
- a subject can be diagnosed as suffering from glioma when it is confirmed that it is greater than the expression level of GSL-47 in a sample from an unaffected subject.
- the method for diagnosing WHO grade I of glioma of the present invention comprises at least one from the group consisting of ⁇ 1,6-branched N-linked sugar chain, pouchmannose sugar chain, monoantenna sugar chain and GD3 in a sample derived from a subject. Measuring the expression level of one selected sugar chain.
- the expression level of ⁇ 1,6-branched N-linked sugar chain in a sample derived from a subject is expressed as ⁇ 1 in a sample derived from a subject not suffering from glioma.
- the expression level of the pouchmannose type sugar chain in the subject-derived sample is a sample derived from a subject not suffering from glioma
- the expression level of the monoantennary sugar chain in the sample derived from the subject is higher than the expression level of the pouchmannose type sugar chain in the sample
- the expression level of GD3 in the sample derived from the subject is higher than the expression level of GD3 in the sample derived from the subject not suffering from glioma.
- the subject can be diagnosed as having WHO grade I glioma.
- the glioma WHO grade II diagnostic method of the present invention comprises a total N-linked glycan, a total GSL glycan, a fucose-modified N-linked glycan, a Gg series GSL saccharide in a subject-derived sample.
- the expression level of total N-linked sugar chains in a sample derived from a subject is such that the total N-linked type in a sample derived from a subject not suffering from glioma.
- the expression amount of the total GSL sugar chain in the sample derived from the subject is the expression amount of the total GSL sugar chain in the sample derived from the subject not suffering from glioma
- the expression level of the N-linked sugar chain subjected to fucose modification in the sample derived from the subject was subjected to fucose modification in the sample derived from the subject not affected with glioma.
- the expression level of the Gg series GSL sugar chain in the sample derived from the subject is the Gg series in the sample derived from the subject not suffering from glioma GSL sugar chain expression level
- the amount of Gb-series GSL glycans expressed in the sample derived from the subject is greater than the amount of Gb-series GSL glycans expressed in the sample derived from the subject not suffering from glioma
- the expression level of the Lc series GSL sugar chain subjected to fucose modification in the sample derived from the subject was subjected to fucose modification in the sample derived from the subject not affected with glioma (n)
- the expression level of the Neu5Gc-containing sugar chain in the subject-derived sample is Neu5Gc-containing sugar chain in the sample derived from the subject not suffering from gliom
- the glioma WHO grade III diagnostic method of the present invention also includes a Bisect GlcNAc type N-linked sugar chain, a core type 2 O-linked sugar chain, a Gg series GSL sugar chain, and a Gb series GSL in a subject-derived sample. Measuring the expression level of at least one sugar chain selected from the group consisting of a sugar chain, SSEA-3, SSEA-4, Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-6 (Gal ⁇ 1-3) GalNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4Gal ⁇ 1-4Glc and core fucose Including.
- the expression level of Bisect GlcNAc type N-linked glycan in a subject-derived sample is Bist GlcNAc type in a sample derived from a subject not suffering from glioma.
- the expression level of the N-linked sugar chain is higher than that of the N-linked sugar chain; the expression level of the core 2 type O-linked sugar chain in the sample derived from the subject is derived from a subject not suffering from glioma
- the subject whose Gg-series GSL glycan expression level in the sample derived from the subject does not suffer from glioma
- the expression level of the Gg-series GSL sugar chain is small compared to the expression level in the sample derived from the subject;
- the expression level of the Gb-series GSL sugar chain in the sample derived from the subject is not affected by glioma
- the expression level of the Gb-series GSL sugar chain is higher in the sample derived from the elephant; the expression level of SSEA-3 in the sample derived from the subject is higher in the sample derived from the subject not suffering from glioma.
- the expression level of SSEA-4 in the sample derived from the subject is higher than the expression level of SSEA-4 in the sample derived from the subject, the expression level of SSEA-4 in the sample derived from the subject not suffering from glioma
- the expression level of Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-6 (Gal ⁇ 1-3) GalNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4Gal ⁇ 1-4Glc in the sample derived from the subject is determined in the sample derived from the subject not affected with glioma.
- the method for diagnosing WHO grade IV of glioma of the present invention has received an N-linked sugar chain subjected to fucose modification, (n) an Lc series GSL sugar chain, fucose modification in a sample derived from a subject (n) Lc series GSL sugar chain, GSL-21, GSL-33, GSL-35, GSL-38, GSL-47, Bisect GlcNAc type N-linked sugar chain, N-linked sugar having ⁇ 2,6-linked sialic acid
- a sugar chain having a Lewis B [(Fuc ⁇ 1 ⁇ 2) Gal ⁇ 1 ⁇ 3 (Fuc ⁇ 1 ⁇ 4) GlcNAc)] structure and a Lewis Y [(Fuc ⁇ 1 ⁇ 2) Gal ⁇ 1 ⁇ 4 (Fuc ⁇ 1 ⁇ 3) GlcNAc)] structure Measuring the expression level of at least one sugar chain selected from the group consisting of chains.
- the expression level of an N-linked sugar chain subjected to fucose modification in a sample derived from a subject is different from that in a sample derived from a subject not affected by glioma.
- the expression level of the modified N-linked sugar chain is higher than that of the modified N-linked sugar chain; the subject in which the expression level of the (n) Lc series GSL sugar chain in the subject-derived sample does not suffer from glioma
- the expression level of the (n) Lc series GSL sugar chain subjected to fucose modification in the sample derived from the subject is , When confirmed to be higher than the expression level of (n) Lc-series GSL sugar chain subjected to fucose modification in a sample derived from a subject not suffering from glioma
- GSL-21 in a sample derived from a subject The expression level is When it is confirmed that the expression level of GSL-21 in a sample derived from a subject not suffering from OMA is higher than that in a sample derived from a subject; When it is confirmed that the expression level of GSL-33 is higher than
- the expression level of the sugar chain having the Lewis Y [(Fuc ⁇ 1 ⁇ 2) Gal ⁇ 1 ⁇ 4 (Fuc ⁇ 1 ⁇ 3) GlcNAc)] structure in the sample derived from the subject is When it is confirmed that the expression amount of the sugar chain having the Lewis Y [(Fuc ⁇ 1 ⁇ 2) Gal ⁇ 1 ⁇ 4 (Fuc ⁇ 1 ⁇ 3) GlcNAc)] structure in a sample derived from an unaffected subject is large, the subject Can be diagnosed as suffering from WHO Grade IV glioma.
- the method for discriminating between WHO grades I and II of glioma and WHO grades III and IV of glioma of the present invention is a sialylated complex N selected from at least one group consisting of 22020C, 33030C and 33130C in a sample derived from a subject.
- Neutral hybrid N-linked glycan having at least one Fuc selected from the group consisting of two neutral double-stranded complex N-linked glycans, 21200C, 31100C, 31200C, 32200C and 32100C Chains, as well as 13200C, 142 Measuring the expression level of at least one sugar chain selected from the group consisting of neutral bisecting N-linked sugar chains having a plurality of Fuc selected from the group consisting of 0C and 24200C .
- the expression level of a sialylated complex N-linked sugar chain selected from the group consisting of 22020C, 33030C and 33130C in a subject-derived sample is derived from a subject not suffering from glioma. If it is confirmed that the expression level of the sugar chain in the sample is equal to or lower than the expression level, it can be diagnosed as grade I / II, and the sugar in the sample derived from a subject not suffering from glioma When it is confirmed that the expression level is higher than the expression level of the chain, it can be diagnosed as grade III / IV; or the expression level of the sugar chain in the subject-derived sample is equal to or equal to a predetermined reference amount.
- Grade I / II can be diagnosed if confirmed to be lower, grade III / IV diagnosed if confirmed to be greater than some predetermined reference amount. It can be. 22020C, 33030C, and 33130C are particularly useful for distinguishing between glioma grade II and grade III.
- the expression level of the neutral bisecting N-linked sugar chain selected from the group consisting of 23110C, 23120C, 34000C, and 34100C in the subject-derived sample is derived from a subject not suffering from glioma.
- the expression level of the sugar chain is equal to or lower than the expression level of the sugar chain in the sample, it can be diagnosed as grade I / II, and the sugar chain in the sample derived from a subject not suffering from glioma Can be diagnosed as grade III / IV; or the expression level of the sugar chain in the subject-derived sample is equal to or more than a predetermined reference amount.
- Grade I / II can be diagnosed when confirmed to be low, and grade III / I can be diagnosed when greater than a predetermined reference amount. It can be diagnosed with. 23110C, 23120C, 34000C and 34100C are particularly useful for distinguishing between glioma grade II and grade III.
- the expression level of a neutral double-chain complex N-linked sugar chain having two Fuc selected from at least one selected from the group consisting of 12200C and 22200C is in a sample from a subject not suffering from glioma.
- Grade I / II can be diagnosed, and grade III / IV can be diagnosed when it is confirmed that it is equal to or less than a certain predetermined reference amount. 12200C and 22200C are particularly useful for distinguishing between glioma grade II and grade III.
- a sample derived from a subject whose expression level of a neutral hybrid N-linked sugar chain having a Fuc selected from at least one selected from the group consisting of 21200C, 31100C, 31200C, 32200C and 32100C is not affected by glioma Can be diagnosed as grade I / II when it is confirmed that the expression level is higher than the expression level of the sugar chain in the sample, and is equivalent to the expression level of the sugar chain in the sample derived from the subject not suffering from glioma When it is confirmed that the expression level is lower than the expression level, it can be diagnosed as grade III / IV; or when it is confirmed that the expression level of the sugar chain in the subject-derived sample is higher than a predetermined reference level.
- the expression level of a neutral bisecting N-linked glycan having a plurality of Fuc selected from the group consisting of 13200C, 14200C, and 24200C is in a sample derived from a subject not affected by glioma.
- the amount is higher than the expression level of the sugar chain, it can be diagnosed as grade I / II and is equivalent to the expression level of the sugar chain in a sample derived from a subject not suffering from glioma or the expression level.
- Grade III / IV can be diagnosed when confirmed to be lower; or Grade is confirmed when the expression level of the sugar chain in the sample derived from the subject is greater than a predetermined reference amount.
- the method for discriminating between glioma WHO grade II and glioma WHO grades I, III and IV of the present invention is a neutral method having a plurality of Fuc selected from the group consisting of 23200C and 23300C in a sample derived from a subject.
- the expression level of a neutral bisecting N-linked sugar chain having a plurality of Fuc selected from the group consisting of 23200C and 23300C in a sample derived from a subject suffers from glioma. If it is confirmed that the expression level of the sugar chain is higher than the expression level of the sugar chain in the non-subject-derived sample, it can be diagnosed as grade II, and the expression level of the sugar chain in the target-derived sample not suffering from glioma Can be diagnosed as grade I, III and IV; or the expression level of the sugar chain in the subject-derived sample is greater than a certain reference amount Can be diagnosed as grade II, and if it is confirmed that it is equal to or lower than a certain reference amount, grades I and II And it can be diagnosed that IV. 23200C and 23300C are particularly useful for distinguishing between glioma grade II and grade III.
- the method for detecting a glycan marker of the present invention it is possible to systematically elucidate the effects of mutations in genes involved in canceration on changes in glycan expression, and the occurrence of cancer. Therefore, the carbohydrate expression kinetics over the entire process of progression can be verified more systematically, so that a glycan marker that can evaluate the progression of the tumor with sufficient sensitivity and specificity can be obtained.
- glioma can be diagnosed with sufficient sensitivity and specificity, and the progress of glioma can be evaluated. For this reason, for example, a treatment strategy including drug selection can be verified based on the diagnosis result, and it can also be used for long-term follow-up after the onset of a benign tumor and after the first malignant tumor.
- the diagnostic marker according to the present invention can be used for determination of a surgical operation policy. For example, measuring the amount of sugar chains in the blood of glioma patients before surgery to predict the progression of glioma, and determining the extent of tumor excision by measuring the amount of sugar chains in glioma tumor tissue during surgery Can do.
- Example 1 human normal astrocytes (NHA) were genetically manipulated to prepare immortalized / cancerous model cells.
- HEK293T cells (1.2 ⁇ 10 6 cells / 4 mL DMEM + 10% FBS) were seeded in a 60 mm collagen I coat dish (IWAKI; # 11-018-004).
- Day 2 After 24 hours, the following plasmid DNA was transfected.
- Retrovirus Packaging Kit Eco (TAKARA, # 6160)
- Retrovirus Packaging Kit Ampho (TAKARA, # 6161)
- Target cells to be infected (Day 3) Target cells to be infected (NHA, NHA-Eco, NHA-T, NHA-TS, NHA-TSR) were seeded in a 10 cm dish at a cell density that would be subconfluent. (Day 4) The culture supernatant (virus solution) of the transfected HEK293T cells was filtered through a 0.45 ⁇ m filter and added to the dish containing the target cells. At this time, polybrene was added as a virus adsorption accelerator to a final concentration of 4 ⁇ g / ml. After 1.5-3 hours, the cells were washed twice with medium and replaced with fresh medium. (Day 5) Virus infection was repeated as needed as in Day 4.
- Infected cells are classified into Geneticin (G418, Invivogen, 1.0 mg / mL), blastidin S (Invivogen, 20 ⁇ g / mL), puromycin (Invivogen, 0.5 ⁇ g / mL), bleomycin, depending on the type of drug resistance gene introduced. (Zeocine, 0.5 mg / mL) was selected for 2 weeks to select infected cells. The protein expression level of the introduced gene was confirmed by Western blotting.
- NHA-T cells mimic the WHO grade I, non-cancerous but immortalized state.
- NHA-TS cells mimic benign gliomas corresponding to WHO grade II.
- NHA-TSR cells form malignant gliomas equivalent to WHO grade III.
- NHA-TSRA cells form glioblastomas equivalent to WHO grade IV.
- Example 2 As described below, qualitative and quantitative expression analysis of sugar chains was performed for each cell, and sugar chain structures characteristic of each cell were comprehensively acquired.
- the prepared sample containing an N-linked sugar chain is obtained by adding A2GN1, which is a non-natural sugar chain, to the internal standard, and then purifying only the sugar chain by the glycoblotting method, followed by MALDI-TOF (/ TOF) Quantitative analysis was performed using (UltraFlex II, Bruker) (see Proc Natl Acad Sci USA. 2013; 110: 2105-2110.).
- a protein fraction is precipitated by centrifuging the solution obtained in the above steps 1 to 3 at 20000 g for 10 minutes, and the resulting supernatant is used as a total lipid extract containing a glycosphingolipid as a new sample tube. Recovered. The solvent was removed from the collected solution with a centrifugal evaporator.
- the obtained total lipid fraction derived from cells is suspended in 50 mM acetate buffer (pH 5.5) containing 40 ⁇ L of 0.2% Triton-X100, and 25 mU of endoglucoceramidase derived from Rhodocossus genus is suspended in this suspension.
- GSCase I and II were added to cleave the sugar chain from the sphingolipid (37 ° C., overnight).
- the sample containing the prepared GSL sugar chain was prepared by adding A2GN1, which is a non-natural sugar chain, to the internal standard, and then purifying only the sugar chain by the glycoblotting method, and then MALDI-TOF (/ TOF) (UltraFlex II , Bruker) (see Proc Natl Acad Sci USA. 2013; 110: 2105-2110.).
- the real-time PCR method was used for examination of the expression level of Mmat5. After total RNA was extracted from each cell using RNeasy Mini Kit (QIAGEN, Valencia, CA, USA), reverse transcription to cDNA was performed using SuperScript VILO (Invitrogen, Carlsbad, CA, USA). For real-time PCR, a StepOnePlus real-time PCR system (Applied Biosystems, Foster City, CA) was used. The following were used for the primer of Mat5. Forward 5'-GGCACCCGGAACAAACTCAAC (SEQ ID NO: 1) Reverse 5'-AGTGAGGGTAGCCCCTCCATA (SEQ ID NO: 2)
- Pouchmannose-type sugar chains are widely recognized in invertebrates, but are not present in vertebrates including humans, or are considered to be present only in trace amounts.
- the production mechanism in vertebrates is unknown because the ⁇ -N-acetylhexosaminisase necessary for producing pouchmannose-type sugar chains in invertebrates has not been found in vertebrates.
- pouchmannose-type sugar chains are relatively highly expressed in stem cells and cancer cells (Non-patent Document 11).
- Monoantennary sugar chains are structurally considered to be precursors of pouchmannose sugar chains (Fig. 5). As a result, it is clear that monoantenna type sugar chains also increase with telomerase activation. Became.
- GD3 a GSL sugar chain
- Non-patent Document 12 GD3 has been reported to increase in expression during early carcinogenic transformation and to be involved in invasion, angiogenesis, apoptosis, and induction of immunosuppression. It was revealed that the increased expression of is a result of telomerase activation.
- ⁇ 1,6-branched N-linked sugar chains, pouchmannose-type and monoantenna-type sugar chains and GD3 reflect the activation of telomerase, and thus can be used as diagnostic markers for glioma WHO grade I. It was suggested that there is.
- Total N-linked sugar chain amount and total GSL sugar chain amount It was shown that the total N-linked sugar chain amount and the total GSL sugar chain amount were reduced by half with the inactivation of the tumor suppressor gene (FIGS. 7A and 7B).
- N-linked sugar chain modified with fucose It was shown that the expression of N-linked sugar chains modified with a plurality of fucose modifications increased with the inactivation of the tumor suppressor gene (FIG. 8).
- Non-patent Document 13 Although it has been reported that fucosylated sugar chains increase in glioma (Non-patent Document 13), it has been clarified that inactivation of tumor suppressor genes such as p53 and Rb is one of the causes.
- Gg-series GSL sugar chains such as GM1, GD1, and GD3 drastically decrease (FIG. 9 (a)), and Gb-series GSL sugar chains such as Gb3 and Gb4 increase dramatically.
- FIG. 9B It has been reported that various Gg series sugar chains decrease and the Gb series sugar chains increase in astrocytoma (Non-patent Document 14). From this result, one of the causes is p53, Rb, etc. It was revealed that the tumor suppressor gene was inactivated.
- Non-patent Document 15 tumor suppressor genes such as p53 and Rb are not detected. It became clear that activation and activation of Ras and AKT, which will be described later, conversely cause switching from Gg-series sugar chains to Gb-series sugar chains. These fluctuations are caused by Beta-1, which is a responsible enzyme that biosynthesizes from LacCer (Gg-series sugar chain, Gb-series sugar chain, Lact ((n) Lc) -series GSL sugar chain common precursor) to Gg-series sugar chains.
- LacCer Gg-series sugar chain, Gb-series sugar chain, Lact ((n) Lc) -series GSL sugar chain common precursor
- B4GALT1 4-galactosyltransferase 1
- ST3GAL2 beta-galactoside alpha-2,3-sialyltransferase 2
- ST3GAL2 beta-galactoside alpha-2,3-sialyltransferase 2
- alpha-1 4-galactofaslAtlAsFataseLatase4LactAsFataseLataseLatase4L (FIGS. 10A to 10D).
- a real-time PCR method was used to examine the expression levels of B4GALT1, ST3GAL2, and A4GALT. After total RNA was extracted from each cell using RNeasy Mini Kit (QIAGEN, Valencia, CA, USA), reverse transcription to cDNA was performed using SuperScript VILO (Invitrogen, Carlsbad, CA, USA). For real-time PCR, StepOnePlus real-time PCR system (Applied Biosystems, Foster City, CA) was used. The following primers were used.
- B4GALT1 Forward 5'-TATCCGCATAAGACACCCCGC (SEQ ID NO: 3) Reverse 5'-AAGGTCTTGGTGGCAATCGT (SEQ ID NO: 4)
- ST3GAL2 Forward 5'-CGGGCACAACTTCATCATGA (SEQ ID NO: 5) Reverse 5'-TGCCAACATCCTGCTCAAAG (SEQ ID NO: 6)
- A4GALT Forward 5'-GCTAGAGATGGATTTGCAGCC (SEQ ID NO: 7) Reverse 5'-CATTGCAGAGAGGTGGGGGAT (SEQ ID NO: 8)
- Neu5Gc which is a non-human sialic acid, is present in humans in a small amount, and it has been reported that the efficiency of incorporation into stem cells and cancer cells is particularly high, but there has been no report on the gene mutation that causes it.
- total N-linked sugar chain amount and total GSL sugar chain amount reflect inactivation of tumor suppressor genes such as p53 and Rb, suggesting that they can be used as diagnostic markers for WHO grade II of glioma.
- N-linked sugar chain having ⁇ 2,6-linked sialic acid N-linked sugar chain having ⁇ 2,6-linked sialic acid It was shown that the expression of N-linked sugar chains having ⁇ 2,6-linked sialic acid increased with the activation of Ras (A1 and A2: FIG. 14 (a), A1F and A2F: FIG. 14 ( b)).
- the drastic decrease of the core type 2 sugar chain (FIG. 15) is thought to be the result of the suppression of the biosynthesis of the core type 2 O-linked sugar chain, and the accumulation of T antigen, which is a precursor of the core 2 structure, is di-sialyl T This leads to increased expression of the antigen (FIG. 16).
- the structural change from core type 2 to T antigen has also been reported in breast cancer, and this result suggests that this may also be the result of Ras activation.
- Gg series GSL sugar chain and Gb series GSL sugar chain With the activation of Ras, it was shown that Gg series GSL sugar chains (GM1, GD1, GD3, etc.) were drastically decreased and Gb series GSL sugar chains (Gb3, Gb4, etc.) were drastically increased (FIG. 9 (a), FIG. 9B).
- SSEA-4 has been reported as a glioma marker candidate (Non-patent Document 21), but it has been revealed that expression increases with Ras activation (FIG. 17 (b)). It was also clarified that the expression of SSEA-3 (SSEA-4 precursor) was greatly increased in Ras as in SSEA-4 (FIG. 17 (a)).
- SSEA-3 SSEA-4 precursor
- FIG. 18 As a glycolipid showing expression kinetics similar to SSEA-3 / 4, the Gb-series GSL sugar chain Gal ⁇ 1-4GlcNAc ⁇ 1-6 (Gal ⁇ 1-3) GalNAc ⁇ 1-3Gal ⁇ 1-4Gal ⁇ 1-4Glc was identified (FIG. 18).
- FUT1 Forward 5'-AACGCCTCTCCTCTTCCTTC (SEQ ID NO: 11) Reverse 5'-TGGGGGTAGAGAGTCCAGGTG (SEQ ID NO: 12)
- FUT2 Forward 5'-AAGCCATGTGGGAGTTACCG (SEQ ID NO: 13) Reverse 5'-GCGGCCCTATTGCATTGATCG (SEQ ID NO: 14)
- FUT3 Forward 5'-GCCGACCGCAAGGTGTAC (SEQ ID NO: 15) Reverse 5'-TCCAGGTGCTGGCAGTTAG (SEQ ID NO: 16)
- FUT4 Forward 5′-GGTCTATCGCCGCCTACTCC (SEQ ID NO: 17) Reverse 5′-AGTTCCGTATGCTCTTGGGC (SEQ ID NO: 18)
- FUT5 Forward 5'-CCAAGGGAGCTGGATGTGTTT (SEQ ID NO: 19) Reverse 5′-CCGAGGTCACACCCATGATG (SEQ ID NO: 20)
- FUT6 Forward
- Non-patent Document 22 shows that in addition to inactivation of tumor suppressor genes such as p53 and Rb, activation of AKT is one of the major causes. Became clear.
- Non-patent Document 22 Although it has been reported that fucosylated glycans of N-linked sugar chains increase in glioma (Non-patent Document 22), there has been no report regarding increased expression of fucosylation of GSL sugar chains.
- a sugar chain having the structure (Lewis B [(Fuc ⁇ 1 ⁇ 2) Gal ⁇ 1 ⁇ 3 (Fuc ⁇ 1 ⁇ 4) GlcNAc)], a sugar chain having the structure Lewis Y [(Fuc ⁇ 1 ⁇ 2) Gal ⁇ 1 ⁇ 4 (Fuc ⁇ 1 ⁇ 3) GlcNAc)] )
- Lewis Y (Fuc ⁇ 1 ⁇ 2) Gal ⁇ 1 ⁇ 4 (Fuc ⁇ 1 ⁇ 3) GlcNAc)]
- N-linked sugar chain modified with fucose (n) Lc series GSL sugar chain, (n) Lc series GSL sugar chain modified with fucose, GSL-21, GSL-33, GSL-35, GSL-38 and GSL-47, and Bisect GlcNAc type N-linked glycan, N-linked glycan with ⁇ 2,6-linked sialic acid, Lewis B [(Fuc ⁇ 1 ⁇ 2) Gal ⁇ 1 ⁇ 3 (Fuc ⁇ 1 ⁇ 4 ) GlcNAc)] structure sugar chains and Lewis Y [(Fuc ⁇ 1 ⁇ 2) Gal ⁇ 1 ⁇ 4 (Fuc ⁇ 1 ⁇ 3) GlcNAc)] structures reflect the activation of AKT, so that the glioma WHO grade It was suggested that it can be used as a diagnostic marker for IV.
- NHA (Creation of (n) LC series GSL sugar chain metabolism map for each cell)
- NHA-T FIG. 22
- NHA-TS FIG. 23
- NHA-TSARA FIG. 25
- N In the case of the LC series GSL sugar chain, in NHA, sily- (n) Lc4 is the most important sugar chain, and then Lc5 and Lc6, and sugar chains having a polyLacNAc structure by extension or branching thereof, and further undergoing sialylation Sugar chain and a small amount of fucosylated sugar chain. It can be seen that the introduction of hTERT has a relatively minor effect on the metabolism map of (n) Lc series GSL sugar chains, but the fucosylated sugar chains disappear.
- the sugar chain marker obtained in this example is useful as a diagnostic marker for glioma.
- Example 3 A clinical specimen was used to search for a sugar chain-related marker (N-linked sugar chain) of malignant glioma.
- Clustering analysis was performed using a hierarchical clustering method (Eisen MB, et al. PNAS, 1998). For sample clustering, use Cluster 3.0 software (http://www.eisenlab.org/eisen/) to calculate similarities between cells based on measurements of all sugar chains detected did. The dendrogram and heat map were created using TreeView software version 1.60 (http://www.eisenlab.org/eisen/).
- the N-linked sugar chain is represented by a 5-digit number, and the 5-digit number represents (Hex) a (HexNAc) b (Fuc) c (Neu5Ac) d (Neu5Gc) e + core (Man3GlcNAc2 A to e in FIG.
- the N-linked sugar chain represented by “12210C” in the figure has a structure of (Hex) 1 (HexNAc) 2 (Fuc) 2 (Neu5Ac) 1 + core (Man3GlcNAc2).
- the 5-digit number representing the N-linked sugar chain is the same in the following specification.
- Grade II two cases of the first case of case number 1 and the first case of case number 2 were very similar to each other and were classified near the non-tumor site.
- Grade IV was very similar to each other and was clearly different from Grade II and non-tumor sites.
- grade III (2 cases at the first occurrence of case number 3 and 2 cases at the first occurrence of case number 4), one was classified into a grade II / non-tumor part and the other was classified into a grade IV group.
- grade II and grade IV were clearly distinguished by N-linked sugar chain profiling.
- Fig. 28-30 shows the N-linked sugar chains that increase with malignancy.
- the N-linked sugar chain in the part surrounded by the frame in FIG. 28 is classified as having low expression at the tumor site (grade II) and normal site and high expression at the tumor site (grade IV).
- 22020C FIG. 29 (b)
- 33030C FIG. 29 (g)
- 33130C FIG. 29 (j)
- the like have increased expression due to the change from grade II to grade III, It can be expected as a marker candidate with high characteristics.
- the N-linked sugar chain in the part surrounded by the frame in FIG. 28 is less expressed at the tumor site (grade II) and the normal site, and at the tumor site (grade IV). It was possible to classify as high expression.
- N-linked sugar chains that decrease with malignancy are shown in FIGS. 31-33.
- the N-linked sugar chain in the part surrounded by the frame in FIG. 31 is classified as having high expression at the tumor site (grade II) or normal site and low expression at the tumor site (grade IV).
- grade II the tumor site
- grade IV normal site
- a neutral double-chain complex sugar chain having two Fuc as shown in FIG. 32 a neutral hybrid sugar chain having Fuc
- medium having a plurality of Fuc as shown in FIG. Sex bisect type sugar chain was included.
- FIGS. 32 (a) and 32 (b) show changes in the expression of a neutral double-stranded complex N-linked sugar chain having two Fuc. 12200C (FIG. 32 (a)) and 22200C (FIG. 32 (b)), which are double-stranded complex sugar chains having two neutral Fuc, are reduced in expression due to the change from grade II to grade III. Therefore, it can be expected as a marker candidate with high specificity. From the above, when expression of 12200C and 22200C is increased, it can be diagnosed as grade I / II, and when expression of 12200C and 22200C is reduced, it can be diagnosed as grade III / IV. , 12200C and 22200C were suggested to be useful for evaluating the progression of glioma.
- 12200C and 22200C were shown to be particularly useful for discriminating between glioma grade II and grade III.
- the examination using model cells in Example 2 also shows that the expression of N-linked sugar chains subjected to fucose modification is reduced by the change from grade II (TS) to grade III (TSR). (FIG. 8), which was consistent with the results in this example.
- FIG. 32 (c)-(g) shows the expression variation of a neutral hybrid N-linked sugar chain having Fuc. 21200C (FIG. 32 (c)), 31100C (FIG. 32 (d)), 31200C (FIG. 32 (e)), 32200C (FIG. 32 (f)), which are neutral hybrid N-linked sugar chains having Fuc ), 32100C (FIG. 32 (g)) is expected to be a marker candidate with high specificity since expression is reduced due to the change from grade II to grade III / IV.
- FIG. 33 shows the expression fluctuation of a neutral bisecting N-linked sugar chain having a plurality of Fuc. 13200C (FIG. 33 (a)), 14200C (FIG. 33 (b)), and 24200C (FIG. 33 (e)), which are neutral bisecting N-linked sugar chains having Fuc, are grade II to grade III. Since the expression is reduced by the change to / IV, it can be expected as a marker candidate with high specificity. From the above, when expression of 13200C, 14200C and 24200C is increased, it can be diagnosed as grade I / II, and when expression of 13200C, 14200C and 24200C is reduced, it is diagnosed as grade III / IV.
- 13200C, 14200C and 24200C are useful for assessing the progression of glioma. Moreover, it was shown that 13200C, 14200C, and 24200C are particularly useful for discrimination between glioma grade II and grade III.
- the neutral bisecto-type N-linked sugar chains 23200C (FIG. 33 (c)) and 23300C (FIG. 33 (d)) having a plurality of Fuc are transiently expressed in grade II. Since it is increasing, it can be expected as a marker candidate with high specificity. From the above, when expression of 23200C and 23300C is increased, it can be diagnosed as grade II, and when expression of 23200C and 23300C is decreased, it can be diagnosed as grade I / III / IV. , 23200C and 23300C were suggested to be useful for evaluating the progression of glioma. Moreover, it was shown that 23200C and 23300C are particularly useful for discriminating between glioma grade II and grade III.
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Abstract
グリオーマの診断マーカーは、シアリル化複合型N-結合型糖鎖、中性のバイセクト型N-結合型糖鎖、Fucを2つ有する中性の2本鎖複合型N-結合型糖鎖、Fucを有する中性のハイブリッド型N-結合型糖鎖、複数のFucを有する中性のバイセクト型N-結合型糖鎖、モノアンテナ型糖鎖、総N-結合型糖鎖、総GSL糖鎖、フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖、コア2型O-結合型糖鎖、Galβ1-4GlcNAcβ1-6(Galβ1-3)GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glc、(n)Lc系列GSL糖鎖、GSL-21、GSL-33、GSL-35、GSL-38及びGSL-47からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖からなる。
Description
本発明は、グリオーマの診断マーカー、判別方法、診断方法、糖鎖マーカーを検出する方法及び糖鎖マーカーに関する。
癌をはじめとする種々の疾患において、糖鎖の発現量や構造に変動が認められることについては多くの報告がある(非特許文献1)。実際に、FDAや厚生労働省の認可する腫瘍マーカーの多くが複合糖質や糖鎖であり、また再生医療領域で重要な未分化マーカーの多くも複合糖質や糖鎖である。このように、糖鎖を標的とした疾患関連マーカー探索が世界中で進められている状況にある。
糖鎖関連マーカー探索は、古くは、腫瘍部位と非腫瘍部位との間で、糖鎖発現量を、主に免疫化学的な手法によって比較することで行われてきた。近年では、分析機器や糖鎖解析技術の進展によって、質量分析法などにより直接糖鎖構造を比較する方法も汎用されるようになってきた。解析対象は、血清や病理組織等が一般に用いられ、健常人と患者との間の糖鎖発現量の違いを探索する方法が一般的である。
一方、疾患に伴うバイオマーカー候補分子群の変動は、常に再現されるわけではない。このことは、疾患マーカー探索における障壁となっており、糖鎖に関しても同様のことがいえる。この原因として、例えば癌の場合、個体差の他に、発症機序の多様性が挙げられる。
癌遺伝子及び癌抑制遺伝子による糖鎖遺伝子の制御に関する研究は、1980年代の初期から盛んになり、これまで、癌遺伝子の導入やウイルス感染による一部の糖鎖の構造変化などが報告されている。例えば、癌の進行との相関が認められているβ1,6分岐糖鎖の生合成に関わるAlpha-1,6-mannosylglycoprotein 6-beta-N-acetylglucosaminyltranferase A(Mgat5)は、src(非特許文献2)、ErbB2(非特許文献3)、v-sis(非特許文献4)、Ras(非特許文献5-6)等の癌遺伝子によって発現増大することが報告されている。また、6’-sialyl化糖鎖を生合成するα2,6-シアル酸転移酵素(ST6Gal-I)は、N-ras及びH-rasによってRalGEFシグナリングを介して制御されることが報告されている(非特許文献7-10)。
悪性腫瘍の克服は現在医療において最も重要な課題の1つであり、特に脳腫瘍の中の悪性グリオーマは平均生存期間が約1年と最も予後の悪い腫瘍である。グリオーマをはじめとする悪性腫瘍に伴う糖鎖の発現変動について、種々の報告がなされている。
幹細胞や癌細胞でパウチマンノース型糖鎖が比較的高発現することが報告されている(非特許文献11)。また、GD3は、初期の発癌性形質変換で発現が増大し、浸潤、血管新生、アポトーシス及び免疫抑制の誘導に関与する可能性が報告されている(非特許文献12)。また、グリオーマにおいて、フコシル化糖鎖が増大することが報告されている(非特許文献13)。また、アストロサイトーマで種々のGg系列糖鎖が減少し、Gb系列糖鎖が増大することが報告されている(非特許文献14)。また、ヒトES細胞やiPS細胞はGb系列糖鎖を高発現し、分化に伴いGg系列糖鎖へスイッチングすることが報告されている(非特許文献15)。また、グリオーマにおいてBisect GlcNAc型のN-結合型糖鎖の発現が増大することが報告されている(非特許文献16)。また、6’-sialyl化糖鎖を生合成するST6Gal-Iは、N-ras及びH-rasによってRafGEFシグナリングを介して制御されることが報告されている(非特許文献17-20)。また、SSEA-4はグリオーマのマーカー候補として報告されている(非特許文献21)。また、グリオーマにおいてフコシル化糖鎖が増大することが報告されている(非特許文献22)。
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しかしながら、非特許文献11-22では、腫瘍の発生から進行の全過程にわたって糖鎖発現動態をシステマティックに評価しているわけではなく、多様な癌化のメカニズムの原因となる遺伝子の変異と糖鎖発現との因果関係が明らかにされてはいない。癌の診断、予後の予測などに対してより有用な糖鎖マーカーが求められていた。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、十分な感度及び特異度をもってグリオーマを診断することのできる診断マーカー、判別方法及び診断方法、並びに腫瘍の進行度を評価するための糖鎖マーカー及び糖鎖マーカーを検出する方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の第1の観点に係るグリオーマの診断マーカーは、
(Hex)2(HexNAc)2(Neu5Ac)2+core、(Hex)3(HexNAc)3(Neu5Ac)3+core及び(Hex)3(HexNAc)3(Fuc)1(Neu5Ac)3+coreからなる群より少なくとも1つ選択されるシアリル化複合型N-結合型糖鎖、(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)1(Neu5Ac)1+core、(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)1(Neu5Ac)2+core、(Hex)3(HexNAc)4+core、及び(Hex)3(HexNAc)4(Fuc)1+coreからなる群より少なくとも1つ選択される中性のバイセクト型N-結合型糖鎖、(Hex)1(HexNAc)2(Fuc)2+core及び(Hex)2(HexNAc)2(Fuc)2+coreからなる群より少なくとも1つ選択されるFucを2つ有する中性の2本鎖複合型N-結合型糖鎖、(Hex)2(HexNAc)1(Fuc)2+core、(Hex)3(HexNAc)1(Fuc)1+core、(Hex)3(HexNAc)1(Fuc)2+core、(Hex)3(HexNAc)2(Fuc)2+core及び(Hex)3(HexNAc)2(Fuc)1+coreからなる群より少なくとも1つ選択されるFucを有する中性のハイブリッド型N-結合型糖鎖、(Hex)1(HexNAc)3(Fuc)2+core、(Hex)1(HexNAc)4(Fuc)2+core、(Hex)2(HexNAc)4(Fuc)2+core、(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)2+core及び(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)3+coreからなる群より少なくとも1つ選択される複数のFucを有する中性のバイセクト型N-結合型糖鎖、モノアンテナ型糖鎖、総N-結合型糖鎖、総GSL糖鎖、フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖、コア2型O-結合型糖鎖、Galβ1-4GlcNAcβ1-6(Galβ1-3)GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glc、(n)Lc系列GSL糖鎖、GSL-21、GSL-33、GSL-35、GSL-38並びにGSL-47からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖からなる。
(Hex)2(HexNAc)2(Neu5Ac)2+core、(Hex)3(HexNAc)3(Neu5Ac)3+core及び(Hex)3(HexNAc)3(Fuc)1(Neu5Ac)3+coreからなる群より少なくとも1つ選択されるシアリル化複合型N-結合型糖鎖、(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)1(Neu5Ac)1+core、(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)1(Neu5Ac)2+core、(Hex)3(HexNAc)4+core、及び(Hex)3(HexNAc)4(Fuc)1+coreからなる群より少なくとも1つ選択される中性のバイセクト型N-結合型糖鎖、(Hex)1(HexNAc)2(Fuc)2+core及び(Hex)2(HexNAc)2(Fuc)2+coreからなる群より少なくとも1つ選択されるFucを2つ有する中性の2本鎖複合型N-結合型糖鎖、(Hex)2(HexNAc)1(Fuc)2+core、(Hex)3(HexNAc)1(Fuc)1+core、(Hex)3(HexNAc)1(Fuc)2+core、(Hex)3(HexNAc)2(Fuc)2+core及び(Hex)3(HexNAc)2(Fuc)1+coreからなる群より少なくとも1つ選択されるFucを有する中性のハイブリッド型N-結合型糖鎖、(Hex)1(HexNAc)3(Fuc)2+core、(Hex)1(HexNAc)4(Fuc)2+core、(Hex)2(HexNAc)4(Fuc)2+core、(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)2+core及び(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)3+coreからなる群より少なくとも1つ選択される複数のFucを有する中性のバイセクト型N-結合型糖鎖、モノアンテナ型糖鎖、総N-結合型糖鎖、総GSL糖鎖、フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖、コア2型O-結合型糖鎖、Galβ1-4GlcNAcβ1-6(Galβ1-3)GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glc、(n)Lc系列GSL糖鎖、GSL-21、GSL-33、GSL-35、GSL-38並びにGSL-47からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖からなる。
例えば、前記糖鎖は、(Hex)2(HexNAc)2(Neu5Ac)2+core、(Hex)3(HexNAc)3(Neu5Ac)3+core及び(Hex)3(HexNAc)3(Fuc)1(Neu5Ac)3+coreからなる群より少なくとも1つ選択されるシアリル化複合型N-結合型糖鎖、(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)1(Neu5Ac)1+core、(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)1(Neu5Ac)2+core、(Hex)3(HexNAc)4+core、及び(Hex)3(HexNAc)4(Fuc)1+coreからなる群より少なくとも1つ選択される中性のバイセクト型N-結合型糖鎖、(Hex)1(HexNAc)2(Fuc)2+core及び(Hex)2(HexNAc)2(Fuc)2+coreからなる群より少なくとも1つ選択されるFucを2つ有する中性の2本鎖複合型N-結合型糖鎖、(Hex)2(HexNAc)1(Fuc)2+core、(Hex)3(HexNAc)1(Fuc)1+core、(Hex)3(HexNAc)1(Fuc)2+core、(Hex)3(HexNAc)2(Fuc)2+core及び(Hex)3(HexNAc)2(Fuc)1+coreからなる群より少なくとも1つ選択されるFucを有する中性のハイブリッド型N-結合型糖鎖、並びに(Hex)1(HexNAc)3(Fuc)2+core、(Hex)1(HexNAc)4(Fuc)2+core、(Hex)2(HexNAc)4(Fuc)2+coreからなる群より少なくとも1つ選択される複数のFucを有する中性のバイセクト型N-結合型糖鎖からなる群より少なくとも1つ選択され、
グリオーマのWHOグレードI及びIIとグリオーマのWHOグレードIII及びIVとを判別するために用いられる。
グリオーマのWHOグレードI及びIIとグリオーマのWHOグレードIII及びIVとを判別するために用いられる。
例えば、前記糖鎖は、(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)2+core及び(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)3+coreからなる群より少なくとも1つ選択される複数のFucを有する中性のバイセクト型N-結合型糖鎖であり、
グリオーマのWHOグレードIIとグリオーマのWHOグレードI、III及びIVとを判別するために用いられる。
グリオーマのWHOグレードIIとグリオーマのWHOグレードI、III及びIVとを判別するために用いられる。
例えば、前記糖鎖は、モノアンテナ型糖鎖であり、
グリオーマのWHOグレードIの診断のために用いられる。
グリオーマのWHOグレードIの診断のために用いられる。
例えば、前記糖鎖は、総N-結合型糖鎖、総GSL糖鎖及びフコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖からなる群より少なくとも1つ選択され、
グリオーマのWHOグレードIIの診断のために用いられる。
グリオーマのWHOグレードIIの診断のために用いられる。
例えば、前記糖鎖は、コア2型O-結合型糖鎖及びGalβ1-4GlcNAcβ1-6(Galβ1-3)GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glcより少なくとも1つ選択され、
グリオーマのWHOグレードIIIの診断のために用いられる。
グリオーマのWHOグレードIIIの診断のために用いられる。
例えば、前記糖鎖は、(n)Lc系列GSL糖鎖、フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖、GSL-21、GSL-33、GSL-35、GSL-38及びGSL-47からなる群より少なくとも1つ選択され、
グリオーマのWHOグレードIVの診断のために用いられる。
グリオーマのWHOグレードIVの診断のために用いられる。
本発明の第2の観点に係るグリオーマのWHOグレードI及びIIとグリオーマのWHOグレードIII及びIVとを判別するための診断マーカーは、
(Hex)2(HexNAc)2(Neu5Ac)2+core、(Hex)3(HexNAc)3(Neu5Ac)3+core及び(Hex)3(HexNAc)3(Fuc)1(Neu5Ac)3+coreからなる群より少なくとも1つ選択されるシアリル化複合型N-結合型糖鎖、(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)1(Neu5Ac)1+core、(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)1(Neu5Ac)2+core、(Hex)3(HexNAc)4+core、及び(Hex)3(HexNAc)4(Fuc)1+coreからなる群より少なくとも1つ選択される中性のバイセクト型N-結合型糖鎖、(Hex)1(HexNAc)2(Fuc)2+core及び(Hex)2(HexNAc)2(Fuc)2+coreからなる群より少なくとも1つ選択されるFucを2つ有する中性の2本鎖複合型N-結合型糖鎖、(Hex)2(HexNAc)1(Fuc)2+core、(Hex)3(HexNAc)1(Fuc)1+core、(Hex)3(HexNAc)1(Fuc)2+core、(Hex)3(HexNAc)2(Fuc)2+core及び(Hex)3(HexNAc)2(Fuc)1+coreからなる群より少なくとも1つ選択されるFucを有する中性のハイブリッド型N-結合型糖鎖、並びに(Hex)1(HexNAc)3(Fuc)2+core、(Hex)1(HexNAc)4(Fuc)2+core、(Hex)2(HexNAc)4(Fuc)2+coreからなる群より少なくとも1つ選択される複数のFucを有する中性のバイセクト型N-結合型糖鎖からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖からなる。
(Hex)2(HexNAc)2(Neu5Ac)2+core、(Hex)3(HexNAc)3(Neu5Ac)3+core及び(Hex)3(HexNAc)3(Fuc)1(Neu5Ac)3+coreからなる群より少なくとも1つ選択されるシアリル化複合型N-結合型糖鎖、(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)1(Neu5Ac)1+core、(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)1(Neu5Ac)2+core、(Hex)3(HexNAc)4+core、及び(Hex)3(HexNAc)4(Fuc)1+coreからなる群より少なくとも1つ選択される中性のバイセクト型N-結合型糖鎖、(Hex)1(HexNAc)2(Fuc)2+core及び(Hex)2(HexNAc)2(Fuc)2+coreからなる群より少なくとも1つ選択されるFucを2つ有する中性の2本鎖複合型N-結合型糖鎖、(Hex)2(HexNAc)1(Fuc)2+core、(Hex)3(HexNAc)1(Fuc)1+core、(Hex)3(HexNAc)1(Fuc)2+core、(Hex)3(HexNAc)2(Fuc)2+core及び(Hex)3(HexNAc)2(Fuc)1+coreからなる群より少なくとも1つ選択されるFucを有する中性のハイブリッド型N-結合型糖鎖、並びに(Hex)1(HexNAc)3(Fuc)2+core、(Hex)1(HexNAc)4(Fuc)2+core、(Hex)2(HexNAc)4(Fuc)2+coreからなる群より少なくとも1つ選択される複数のFucを有する中性のバイセクト型N-結合型糖鎖からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖からなる。
本発明の第3の観点に係るグリオーマのWHOグレードIIとグリオーマのWHOグレードI、III及びIVとを判別するための診断マーカーは、
(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)2+core及び(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)3+coreからなる群より少なくとも1つ選択される複数のFucを有する中性のバイセクト型N-結合型糖鎖からなる。
(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)2+core及び(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)3+coreからなる群より少なくとも1つ選択される複数のFucを有する中性のバイセクト型N-結合型糖鎖からなる。
本発明の第4の観点に係るグリオーマのWHOグレードIの診断マーカーは、
β1,6分岐したN-結合型糖鎖、パウチマンノース型糖鎖、モノアンテナ型糖鎖及びGD3からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖からなる。
β1,6分岐したN-結合型糖鎖、パウチマンノース型糖鎖、モノアンテナ型糖鎖及びGD3からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖からなる。
本発明の第5の観点に係るグリオーマのWHOグレードIIの診断マーカーは、
総N-結合型糖鎖、総GSL糖鎖、フコース修飾を受けたN-結合型糖鎖、Gg系列GSL糖鎖、Gb系列GSL糖鎖、フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖及びNeu5Gc含有糖鎖からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖からなる。
総N-結合型糖鎖、総GSL糖鎖、フコース修飾を受けたN-結合型糖鎖、Gg系列GSL糖鎖、Gb系列GSL糖鎖、フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖及びNeu5Gc含有糖鎖からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖からなる。
本発明の第6の観点に係るグリオーマのWHOグレードIIIの診断マーカーは、
Bisect GlcNAc型N-結合型糖鎖、コア2型O-結合型糖鎖、Gg系列GSL糖鎖、Gb系列GSL糖鎖、SSEA-3、SSEA-4、Galβ1-4GlcNAcβ1-6(Galβ1-3)GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glc及びコアフコースからなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖からなる。
Bisect GlcNAc型N-結合型糖鎖、コア2型O-結合型糖鎖、Gg系列GSL糖鎖、Gb系列GSL糖鎖、SSEA-3、SSEA-4、Galβ1-4GlcNAcβ1-6(Galβ1-3)GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glc及びコアフコースからなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖からなる。
本発明の第7の観点に係るグリオーマのWHOグレードIVの診断マーカーは、
フコース修飾を受けたN-結合型糖鎖、(n)Lc系列GSL糖鎖、フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖、GSL-21、GSL-33、GSL-35、GSL-38、GSL-47、Bisect GlcNAc型N-結合型糖鎖、α2,6結合したシアル酸を有するN-結合型糖鎖、Lewis B[(Fucα1→2)Galβ1→3(Fucα1→4)GlcNAc)]構造を有する糖鎖及びLewis Y[(Fucα1→2)Galβ1→4(Fucα1→3)GlcNAc)]構造を有する糖鎖からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖からなる。
フコース修飾を受けたN-結合型糖鎖、(n)Lc系列GSL糖鎖、フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖、GSL-21、GSL-33、GSL-35、GSL-38、GSL-47、Bisect GlcNAc型N-結合型糖鎖、α2,6結合したシアル酸を有するN-結合型糖鎖、Lewis B[(Fucα1→2)Galβ1→3(Fucα1→4)GlcNAc)]構造を有する糖鎖及びLewis Y[(Fucα1→2)Galβ1→4(Fucα1→3)GlcNAc)]構造を有する糖鎖からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖からなる。
本発明の第8の観点に係るグリオーマのWHOグレードI及びIIとグリオーマのWHOグレードIII及びIVとの判別方法は、
被験者由来の試料中の(Hex)2(HexNAc)2(Neu5Ac)2+core、(Hex)3(HexNAc)3(Neu5Ac)3+core及び(Hex)3(HexNAc)3(Fuc)1(Neu5Ac)3+coreからなる群より少なくとも1つ選択されるシアリル化複合型N-結合型糖鎖、(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)1(Neu5Ac)1+core、(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)1(Neu5Ac)2+core、(Hex)3(HexNAc)4+core、及び(Hex)3(HexNAc)4(Fuc)1+coreからなる群より少なくとも1つ選択される中性のバイセクト型N-結合型糖鎖、(Hex)1(HexNAc)2(Fuc)2+core及び(Hex)2(HexNAc)2(Fuc)2+coreからなる群より少なくとも1つ選択されるFucを2つ有する中性の2本鎖複合型N-結合型糖鎖、(Hex)2(HexNAc)1(Fuc)2+core、(Hex)3(HexNAc)1(Fuc)1+core、(Hex)3(HexNAc)1(Fuc)2+core、(Hex)3(HexNAc)2(Fuc)2+core及び(Hex)3(HexNAc)2(Fuc)1+coreからなる群より少なくとも1つ選択されるFucを有する中性のハイブリッド型N-結合型糖鎖、並びに(Hex)1(HexNAc)3(Fuc)2+core、(Hex)1(HexNAc)4(Fuc)2+core、(Hex)2(HexNAc)4(Fuc)2+coreからなる群より少なくとも1つ選択される複数のFucを有する中性のバイセクト型N-結合型糖鎖からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖の発現量を測定する工程を含む。
被験者由来の試料中の(Hex)2(HexNAc)2(Neu5Ac)2+core、(Hex)3(HexNAc)3(Neu5Ac)3+core及び(Hex)3(HexNAc)3(Fuc)1(Neu5Ac)3+coreからなる群より少なくとも1つ選択されるシアリル化複合型N-結合型糖鎖、(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)1(Neu5Ac)1+core、(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)1(Neu5Ac)2+core、(Hex)3(HexNAc)4+core、及び(Hex)3(HexNAc)4(Fuc)1+coreからなる群より少なくとも1つ選択される中性のバイセクト型N-結合型糖鎖、(Hex)1(HexNAc)2(Fuc)2+core及び(Hex)2(HexNAc)2(Fuc)2+coreからなる群より少なくとも1つ選択されるFucを2つ有する中性の2本鎖複合型N-結合型糖鎖、(Hex)2(HexNAc)1(Fuc)2+core、(Hex)3(HexNAc)1(Fuc)1+core、(Hex)3(HexNAc)1(Fuc)2+core、(Hex)3(HexNAc)2(Fuc)2+core及び(Hex)3(HexNAc)2(Fuc)1+coreからなる群より少なくとも1つ選択されるFucを有する中性のハイブリッド型N-結合型糖鎖、並びに(Hex)1(HexNAc)3(Fuc)2+core、(Hex)1(HexNAc)4(Fuc)2+core、(Hex)2(HexNAc)4(Fuc)2+coreからなる群より少なくとも1つ選択される複数のFucを有する中性のバイセクト型N-結合型糖鎖からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖の発現量を測定する工程を含む。
本発明の第9の観点に係るグリオーマのWHOグレードIIとグリオーマのWHOグレードI、III及びIVとの判別方法は、
被験者由来の試料中の(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)2+core及び(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)3+coreからなる群より少なくとも1つ選択される複数のFucを有する中性のバイセクト型N-結合型糖鎖の発現量を測定する工程を含む。
被験者由来の試料中の(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)2+core及び(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)3+coreからなる群より少なくとも1つ選択される複数のFucを有する中性のバイセクト型N-結合型糖鎖の発現量を測定する工程を含む。
本発明の第10の観点に係るグリオーマのWHOグレードIの診断方法は、
被験者由来の試料中のβ1,6分岐したN-結合型糖鎖、パウチマンノース型糖鎖、モノアンテナ型糖鎖及びGD3からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖の発現量を測定する工程を含む。
被験者由来の試料中のβ1,6分岐したN-結合型糖鎖、パウチマンノース型糖鎖、モノアンテナ型糖鎖及びGD3からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖の発現量を測定する工程を含む。
本発明の第11の観点に係るグリオーマのWHOグレードIIの診断方法は、
被験者由来の試料中の総N-結合型糖鎖、総GSL糖鎖、フコース修飾を受けたN-結合型糖鎖、Gg系列GSL糖鎖、Gb系列GSL糖鎖、フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖及びNeu5Gc含有糖鎖からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖の発現量を測定する工程を含む。
被験者由来の試料中の総N-結合型糖鎖、総GSL糖鎖、フコース修飾を受けたN-結合型糖鎖、Gg系列GSL糖鎖、Gb系列GSL糖鎖、フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖及びNeu5Gc含有糖鎖からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖の発現量を測定する工程を含む。
本発明の第12の観点に係るグリオーマのWHOグレードIIIの診断方法は、
被験者由来の試料中のBisect GlcNAc型N-結合型糖鎖、コア2型O-結合型糖鎖、Gg系列GSL糖鎖、Gb系列GSL糖鎖、SSEA-3、SSEA-4、Galβ1-4GlcNAcβ1-6(Galβ1-3)GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glc及びコアフコースからなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖の発現量を測定する工程を含む。
被験者由来の試料中のBisect GlcNAc型N-結合型糖鎖、コア2型O-結合型糖鎖、Gg系列GSL糖鎖、Gb系列GSL糖鎖、SSEA-3、SSEA-4、Galβ1-4GlcNAcβ1-6(Galβ1-3)GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glc及びコアフコースからなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖の発現量を測定する工程を含む。
本発明の第13の観点に係るグリオーマのWHOグレードIVの診断方法は、
被験者由来の試料中のフコース修飾を受けたN-結合型糖鎖、(n)Lc系列GSL糖鎖、フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖、GSL-21、GSL-33、GSL-35、GSL-38、GSL-47、Bisect GlcNAc型N-結合型糖鎖、α2,6結合したシアル酸を有するN-結合型糖鎖、Lewis B[(Fucα1→2)Galβ1→3(Fucα1→4)GlcNAc)]構造を有する糖鎖及びLewis Y[(Fucα1→2)Galβ1→4(Fucα1→3)GlcNAc)]構造を有する糖鎖からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖の発現量を測定する工程を含む。
被験者由来の試料中のフコース修飾を受けたN-結合型糖鎖、(n)Lc系列GSL糖鎖、フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖、GSL-21、GSL-33、GSL-35、GSL-38、GSL-47、Bisect GlcNAc型N-結合型糖鎖、α2,6結合したシアル酸を有するN-結合型糖鎖、Lewis B[(Fucα1→2)Galβ1→3(Fucα1→4)GlcNAc)]構造を有する糖鎖及びLewis Y[(Fucα1→2)Galβ1→4(Fucα1→3)GlcNAc)]構造を有する糖鎖からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖の発現量を測定する工程を含む。
本発明の第14の観点に係るグリオーマの診断方法は、
被験者由来の試料中のモノアンテナ型糖鎖、総N-結合型糖鎖、総GSL糖鎖、フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖、コア2型O-結合型糖鎖、Galβ1-4GlcNAcβ1-6(Galβ1-3)GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glc、(n)Lc系列GSL糖鎖、GSL-21、GSL-33、GSL-35、GSL-38及びGSL-47からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖の発現量を測定する工程を含む。
被験者由来の試料中のモノアンテナ型糖鎖、総N-結合型糖鎖、総GSL糖鎖、フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖、コア2型O-結合型糖鎖、Galβ1-4GlcNAcβ1-6(Galβ1-3)GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glc、(n)Lc系列GSL糖鎖、GSL-21、GSL-33、GSL-35、GSL-38及びGSL-47からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖の発現量を測定する工程を含む。
本発明の第15の観点に係る腫瘍の進行度を評価するための糖鎖マーカーを検出する方法は、
細胞に2又は3回以上遺伝子導入を行うことで段階的に細胞を癌化させる過程において、前記遺伝子導入後の各段階の細胞に発現しているN-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖及びGSL糖鎖を定性定量する工程と、
前記過程におけるN-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖及びGSL糖鎖の発現量の変動を解析する工程と、
前記遺伝子導入と、前記過程におけるN-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖及びGSL糖鎖の発現量の変動と、の間の相関性に基づき、糖鎖マーカーを選択する工程と、
を含む。
細胞に2又は3回以上遺伝子導入を行うことで段階的に細胞を癌化させる過程において、前記遺伝子導入後の各段階の細胞に発現しているN-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖及びGSL糖鎖を定性定量する工程と、
前記過程におけるN-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖及びGSL糖鎖の発現量の変動を解析する工程と、
前記遺伝子導入と、前記過程におけるN-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖及びGSL糖鎖の発現量の変動と、の間の相関性に基づき、糖鎖マーカーを選択する工程と、
を含む。
本発明の第16の観点に係る糖鎖マーカーは、
本発明の第15の観点に係る方法で得られる。
本発明の第15の観点に係る方法で得られる。
例えば、前記糖鎖マーカーは、グリオーマの診断のために用いられる。
本発明によれば、十分な感度及び特異度をもってグリオーマを診断することのできる診断マーカー、判別方法及び診断方法、並びに糖鎖マーカーを検出する方法及び糖鎖マーカーを提供することができる。
まず、本発明による糖鎖マーカーを検出する方法について詳細に説明する。
該方法は、腫瘍の進行度を評価するための糖鎖マーカーを検出する方法である。
本明細書において、「腫瘍」には、特に限定されることなく、グリオーマ(glioma)、慢性骨髄性白血病(Chronic Myelogenous Leukemia;CML)、慢性リンパ球性白血病(Chronic Lymphocytic Leukemia;CLL)、副腎皮質癌(Adrenocortical cancer)、肛門癌(Anal cancer)、胆管癌(Biliary canal cancer)、膀胱癌(Bladder cancer)、乳癌(Breast cancer)、子宮頚癌(Cervical cancer)、大腸癌(Colon cancer)、子宮内膜癌(Endometrial cancer)、食道癌(Esophageal cancer)、ユーイング腫瘍(Ewing’s cancer)、胆嚢癌(Gall bladder cancer)、ホジキン病(Hodgkin’s disease)、下咽頭癌(Hypopharyngeal cancer)、喉頭癌(Laryngeal cancer)、口唇口腔癌(Lip and Oral cancer)、肝臓癌(Liver cancer)、非小細胞肺癌(Lung cancer - non-small cell)、非ホジキンリンパ腫(Lymphoma - Non-Hodgkin’s)、黒色腫(Melanoma)、中皮腫(Mesothelioma)、多発性骨髄腫(Multiple myeloma)、卵巣癌(Ovarian cancer)、膵臓癌(Pancreatic cancer)、前立腺癌(Prostate cancer)、胃癌(Stomach cancer)、睾丸癌(Testicular cancer)、甲状腺癌(Thyroid cancer)等が含まれる。
本明細書において、「腫瘍の進行度」は、例えば、TNM分類、ステージ分類等といった公知のスケールで表され、グリオーマの場合、例えば、WHOグレード(グレードI~IV)で表される。
本明細書において、「糖鎖マーカー」は、N-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖及びGSL糖鎖を含む糖鎖からなるバイオマーカーを表す。N-結合型糖鎖とは、タンパク質、ポリペプチド又はペプチド中のアスパラギンの側鎖の中のアミド窒素原子に結合している糖鎖である。O-結合型糖鎖とは、タンパク質、ポリペプチド又はペプチド中のセリン又はスレオニンの側鎖の酸素原子に結合している糖鎖である。GSL糖鎖とは、スフィンゴ糖脂質(GSL)のセラミドの頭部に修飾された糖鎖を示す。本明細書において、「糖鎖マーカー」は、例えば、GSL糖鎖の場合、“Galβ1-4GlcNAcβ1-6(Galβ1-3)GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glc”といった特定の糖鎖を表し;また、例えば、N-結合型糖鎖の場合、フコース修飾を受けたN-結合型糖鎖、Neu5Gc含有糖鎖といった特定のグループの糖鎖を表し;また、“総N-結合型糖鎖”のようにN-結合型糖鎖全体を包含したもの、及び“総GSL糖鎖” のように総GSL糖鎖全体を包含したものを表す。
本明細書において、N-結合型糖鎖を5桁の数字で表す場合があり、この5桁の数字は、(Hex)a(HexNAc)b(Fuc)c(Neu5Ac)d(Neu5Gc)e+core(Man3GlcNAc2)のa~eを表している。例えば、「12210C」で表されるN-結合型糖鎖は、(Hex)1(HexNAc)2(Fuc)2(Neu5Ac)1+core(Man3GlcNAc2)の構造を有する。
N-結合型糖鎖としては、以下が例示される。
O-結合型糖鎖としては、以下が例示される。
GSL糖鎖としては、以下が例示される。
本発明による糖鎖マーカーを検出する方法は、
(a)細胞に2又は3回以上遺伝子導入を行うことで段階的に細胞を癌化させる過程において、遺伝子導入後の各段階の細胞に発現しているN-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖及びGSL糖鎖を定性定量する工程と、
(b)段階的に細胞を癌化させる過程におけるN-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖及びGSL糖鎖の発現量の変動を解析する工程と、
(c)遺伝子導入と、段階的に細胞を癌化させる過程におけるN-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖及びGSL糖鎖の発現量の変動と、の間の相関性に基づき、糖鎖マーカーを選択する工程と、
を含む。
(a)細胞に2又は3回以上遺伝子導入を行うことで段階的に細胞を癌化させる過程において、遺伝子導入後の各段階の細胞に発現しているN-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖及びGSL糖鎖を定性定量する工程と、
(b)段階的に細胞を癌化させる過程におけるN-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖及びGSL糖鎖の発現量の変動を解析する工程と、
(c)遺伝子導入と、段階的に細胞を癌化させる過程におけるN-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖及びGSL糖鎖の発現量の変動と、の間の相関性に基づき、糖鎖マーカーを選択する工程と、
を含む。
工程(a)の「細胞に2又は3回以上遺伝子導入を行うことで段階的に細胞を癌化させる過程」について説明する。この過程では、細胞に多段階にわたって遺伝子を導入することで細胞を癌化させる。癌の発生・進行に関しては、様々な遺伝子の変異による不死化、癌抑制遺伝子や癌原遺伝子の異常、アポトーシスの抑制などの諸段階を経て、足場非依存性増殖能や造腫瘍能を獲得するとする多段階発生説が広く受け入れられている。ここで用いられる細胞及び遺伝子には特に制限はなく、2又は3回以上遺伝子導入を行うことで段階的に癌化させるモデルを作ることのできる細胞及び遺伝子であれば適宜選択され得る。
前述の、2又は3回以上遺伝子導入を行うことで段階的に癌化させるモデルとして、例えば、グリオーマの場合、NHA(Normal human astrocytes)に、hTERT、SV40ER、H-RasV12及びmyrAKT遺伝子をそれぞれ段階的に導入してグリオーマモデル細胞(NHA-T、NHA-TS、NHA-TSR及びNHA-TSRA)を樹立したモデルを例示することができる(Sasai K,Akagi T,Aoyanagi E,Tabu K,Kaneko S,Tanaka S.O6-methylguanine-DNA methyltransferase is downregulated in transformed astrocyte cells:implications for anti-glioma therapies.Mol Cancer.2007;6:36.)(図1)。不死化は癌化の必要条件であり、テロメラーゼの発現は体細胞では極めて低いか、皆無であるが、ES細胞や生殖細胞、増殖組織中の幹細胞、及び90%以上のヒト腫瘍では高発現している。hTERTの異所性発現は、しばしば細胞の無限増殖(不死化)を引き起こすことが明らかにされている。細胞の不死化の効率は、hTERTとともにSV40ERを導入するとさらに高まる。SV40ERはsmall-tantigenとlarge-T antigenをコードしており、前者はプロテインホスファターゼ2A(約半分のヒトグリオーマでダウンレギュレート)のサプレッサーであり、後者は癌抑制遺伝子産物であるp53、pRB、p107、p130に直接結合して不活化する。癌遺伝子産物であるH-rasの活性型変異体H-RasV12をさらに導入したNHA-TSRは、足場非依存性増殖能や造腫瘍能の獲得により癌化する。myrAKTの導入により、PI3Kシグナル伝達が恒常的に活性化され、細胞のアポトーシスからの回避及びその増殖の活性化を引き起こし、悪性度の顕著な増大が認められる。なお、in vivoにおいて、NHA-T細胞はWHOグレードIに相当する、癌化していないが不死化している状態を模倣している。また、NHA-TS細胞は、WHOグレードIIに相当する、良性グリオーマを模倣している。また、NHA-TSR細胞は、WHOグレードIII相当の悪性グリオーマを形成する。また、NHA-TSRA細胞は、WHOグレードIV相当のグリオブラストーマを形成する。
また、2又は3回以上遺伝子導入を行うことで段階的に癌化させるモデルとして、前述のモデルの他に、グリオーマの場合、例えば、遺伝子操作としてEGFR増幅、TP53変異、PTEN変異、CDKN2A=p16INK4a欠失を行ったPrimary Glioblastoma、遺伝子操作としてIDH1/2変異、TP53変異、ATRX変異、CDKN2A=p16INK4a欠失、EGFR増幅、PTEN変異を行ったSecondary Glioblastomaのモデル(Clin Cancer Res.19(4):764-772,2013;AJP 170(5):1445-1453,2007)を挙げることができる。また、肺癌のモデルとしては、例えば、正常ヒト小気道上皮細胞(normal human small airway epithelial cells;HSAECs)に、遺伝子操作としてhTERT過剰発現、pRB及びp53のドミナントネガティブ変異、KRAS活性化型変異(KRASV12)等を行ったモデル(Cancer Res.71(7):2541-2549,2011)が挙げられる。2又は3回以上遺伝子導入を行うことで段階的に癌化させることのできる癌細胞モデルであれば、適宜採用することができる。
工程(a)の「遺伝子導入後の各段階の細胞に発現しているN-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖及びGSL糖鎖を定性定量する」ことについて説明する。「遺伝子導入後の各段階の細胞」とは、前述のグリオーマモデルの場合、hTERT導入後のNHA-T細胞、SV40ER導入後のNHA-TS細胞、H-RasV12導入後のNHA-TSR細胞、myrAKT導入後のNHA-TSRA細胞を指す。「遺伝子導入後の各段階の細胞に発現しているN-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖及びGSL糖鎖を定性定量する」とは、前述のグリオーマモデルの場合、NHA-T細胞、NHA-TS細胞、NHA-TSR細胞及びNHA-TSRA細胞の各々について、発現しているN-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖及びGSL糖鎖を同定し、その発現量を測定することをいう。定性定量されるN-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖及びGSL糖鎖の種類は、例えば、N-結合型糖鎖104種、O-結合型糖鎖12種及びGSL糖鎖46種である。N-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖及びGSL糖鎖の定性定量には、公知の方法が用いられるが、例えば、各細胞に特徴的な糖鎖構造を網羅的に取得する観点から、Fujitani N, Furukawa J, Araki K, Fujioka T, Takegawa Y, Piao J, Nishioka T, Tamura T, Nikaido T, Ito M, Nakamura Y, Shinohara Y. Total cellular glycomics allows characterizing cells and streamlining the discovery process for cellular biomarkers. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013;110:2105-2110.に記載の方法を用いてもよい。N-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖及びGSL糖鎖を組み合わせて解析することで、解析対象の糖鎖の種類を増大させることができ、また、三者間で糖鎖変動の比較を行うことができる。このため、癌化の過程において1遺伝子変異が細胞の糖鎖発現変動に与える影響をより詳細に検証でき、癌の発生から進行の全過程にわたる糖質発現動態をよりシステマティックに明らかにすることができる。
前述の工程(b)の「段階的に細胞を癌化させる過程におけるN-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖及びGSL糖鎖の発現量の変動を解析する」とは、前述のグリオーマモデルの場合、NHA-T細胞、NHA-TS細胞、NHA-TSR細胞及びNHA-TSRA細胞の各々についてのN-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖及びGSL糖鎖の発現量を、各細胞間で比較すること等をいう。
前述の工程(c)の「遺伝子導入と、段階的に細胞を癌化させる過程におけるN-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖及びGSL糖鎖の発現量の変動と、の間の相関性に基づき、糖鎖マーカーを選択する」とは、例えば前述のグリオーマモデルの場合、例えばGSL糖鎖であるGSL-21(後述)の発現量変動をNHA-T細胞からNHA-TSRA細胞まで追跡した結果、NHA-TSRA細胞において発現が顕著に高い場合には、myrAKT遺伝子導入とGSL-21の発現量増大との間に相関性があると判断して、GSL-21を糖鎖マーカーとして選択することをいう。この場合、GSL-21は、グリオーマのWHOグレードIVの診断に対して用いることができる。このように、本発明の方法よれば、腫瘍の進行度を評価するための糖鎖マーカーを検出することができる。
次に、本発明による診断マーカーについて詳細に説明する。該「診断マーカー」は、前述の「糖鎖マーカー」と同義である。本発明による診断マーカーは、グリオーマの診断のために、又はグリオーマのWHOグレードI、II、III及びIVの診断のために用いられる。
本発明によるグリオーマの診断マーカーは、モノアンテナ型糖鎖、総N-結合型糖鎖、総GSL糖鎖、フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖、コア2型O-結合型糖鎖、Galβ1-4GlcNAcβ1-6(Galβ1-3)GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glc、(n)Lc系列GSL糖鎖、GSL-21、GSL-33、GSL-35、GSL-38、GSL-47からなる群より1つ選択される糖鎖からなる。
“モノアンテナ型糖鎖”は、Gn-M3(Manα1-6(GlcNAcβ1-2Manα1-3)Manβ1-4GlcNAcβ1-4GlcNAc)、Gn-M4(Manα1-3/6Manα1-6(GlcNAcβ1-2Manα1-3)Manβ1-4GlcNAcβ1-4GlcNAc)、Gn-M5(Manα1-3(Manα1-6)Manα1-6(GlcNAcβ1-2Manα1-3)Manβ1-4GlcNAcβ1-4GlcNAc)といったN-結合型糖鎖を包含し、構造上パウチマンノース型糖鎖の前駆体であると考えられる。
“総N-結合型糖鎖”は、前述の通り、N-結合型糖鎖全体を包含したものであり、多種類(例えば、104種)のN-結合型糖鎖を包含するものである。
“総GSL糖鎖”は、前述の通り、GSL糖鎖全体を包含したものであり、多種類(例えば、46種)のGSL糖鎖を包含するものである。
“フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖”は、フコシル化されたlacto系列GSL糖鎖であり、フコースを1つ、2つ、3つ等有する構造の(n)Lc系列GSL糖鎖を含む。(Gal)a(GlcNAc)b(Fuc)c(Neu5Ac)d(Neu5Gc)e+GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc(コア構造がGlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc)(ただし、cは1以上)の構造を有する。
“コア2型O-結合型糖鎖”は、GalNAcからGalβ1-3GalNAcを経て合成される糖鎖である(図16において「Core2」で示される)。
“Galβ1-4GlcNAcβ1-6(Galβ1-3)GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glc”は、(n)Lc系列GSL糖鎖の一つである。
“(n)Lc系列GSL糖鎖”は、lacto系列GSL糖鎖全般を包含するものである。(Gal)a(GlcNAc)b(Fuc)c(Neu5Ac)d(Neu5Gc)e+GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc(コア構造がGlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc)の構造を有する。
“GSL-21”は、(n)Lc系列GSL糖鎖であり、Galβ1-3(Fucα1-4)GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc、Fucα1-2Galβ1-3GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc、Galβ1-4(Fucα1-3)GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc又はFucα1-2Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcの構造を有する。
“GSL-33” は、(n)Lc系列GSL糖鎖であり、Galβ1-3GalNAcα1-3(Fucα1-2)Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc、Galβ1-4(Fucα1-3)GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc又はFucα1-2Galβ1-4GlcNAcβ1-3(Galβ1-4GlcNAcβ1-6)Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcの構造を有する。
“GSL-35” は、(n)Lc系列GSL糖鎖であり、Fucα1-2Galβ1-4GlcNAcβ1-3(Fucα1-2Galβ1-4GlcNAcβ1-6)Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc、Fucα1-3(Galβ1-4)GlcNAcβ1-3Galβ1-4(Fucα1-3)GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc又はFucα1-2Galβ1-3GalNAcα1-3(Fucα1-2)Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcの構造を有する。
“GSL-38” は、(n)Lc系列GSL糖鎖であり、NeuAcα2-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4(Fucα1-2)GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc、NeuAcα2-3Galβ1-4GlcNAcα1-3(Fucα1-2Galβ1-4GlcNAcβ1-6)Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc又はNeuAcα2-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3(Fucα1-2Galβ1-4GlcNAcβ1-6)Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcの構造を有する。
“GSL-47” は、(n)Lc系列GSL糖鎖であり、Galβ1-4(Fucα1-3)GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc、Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4(Fucα1-3)GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc、Galβ1-3GalNAcα1-3(Fucα1-2)Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc又はFucα1-2Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcの構造を有する。
本発明による、グリオーマの診断に用いられる診断マーカーにおいて、モノアンテナ型糖鎖の発現増大、総N-結合型糖鎖の発現減少、総GSL糖鎖の発現減少、フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖の発現増大、コア2型O-結合型糖鎖の発現減少、Galβ1-4GlcNAcβ1-6(Galβ1-3)GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glcの発現増大、(n)Lc系列GSL糖鎖の発現増大、GSL-21の発現増大、GSL-33の発現増大、GSL-35の発現増大、GSL-38の発現増大、及びGSL-47の発現増大がみられた場合に、グリオーマに罹患していると診断することができる。
上述した糖鎖のうち、モノアンテナ型糖鎖は、後述するように、グリオーマのWHOグレードIの診断マーカーとして用いられてもよい。
また、上述した糖鎖のうち、総N-結合型糖鎖、総GSL糖鎖及びフコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖は、後述するように、グリオーマのWHOグレードIIの診断マーカーとして用いられてもよい。
また、上述した糖鎖のうち、コア2型O-結合型糖鎖及びGalβ1-4GlcNAcβ1-6(Galβ1-3)GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glcより少なくとも1つ選択される糖鎖は、後述するように、グリオーマのWHOグレードIIIの診断マーカーとして用いられてもよい。
また、上述した糖鎖のうち、(n)Lc系列GSL糖鎖、フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖、GSL-21、GSL-33、GSL-35、GSL-38及びGSL-47からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖は、後述するように、グリオーマのWHOグレードIVの診断マーカーとして用いられてもよい。
本発明によるグリオーマのWHOグレードIの診断マーカーには、上記の他、β1,6分岐したN-結合型糖鎖、パウチマンノース型糖鎖及びGD3からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖が含まれる。
また、本発明によるグリオーマのWHOグレードIIの診断マーカーには、上記の他、フコース修飾を受けたN-結合型糖鎖、Gg系列GSL糖鎖、Gb系列GSL糖鎖及びNeu5Gc含有糖鎖からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖が含まれる。
また、本発明によるグリオーマのWHOグレードIIIの診断マーカーには、上記の他、Bisect GlcNAc型N-結合型糖鎖、Gg系列GSL糖鎖、Gb系列GSL糖鎖、SSEA-3、SSEA-4及びコアフコースからなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖が含まれる。
また、本発明によるグリオーマのWHOグレードIVの診断マーカーには、上記の他、フコース修飾を受けたN-結合型糖鎖、Bisect GlcNAc型N-結合型糖鎖、α2,6結合したシアル酸を有するN-結合型糖鎖、Lewis B[(Fucα1→2)Galβ1→3(Fucα1→4)GlcNAc)]構造を有する糖鎖及びLewis Y[(Fucα1→2)Galβ1→4(Fucα1→3)GlcNAc)]構造を有する糖鎖からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖が含まれる。
“β1,6分岐したN-結合型糖鎖”は、β-1,6-N-アセチルグルコサミン転移酵素により合成される構造を有するN-結合型糖鎖である。GlcNAcβ1-6Manα1-6Manβ1-4GlcNAcβ1-4GlcNAcの構造を有する(“GlcNAcβ1-6”がβ1-6分岐GlcNAcである)。
“パウチマンノース型糖鎖”は、M1((Man)1(GlcNAc)2)、M2((Man)2(GlcNAc)2)、M3((Man)3(GlcNAc)2)、M4((Man)1+(Man)3(GlcNAc)2)といったN-結合型糖鎖を包含し、β-N-アセチルヘキソサミニザーゼより合成される構造を有するものである。パウチマンノース型糖鎖は無脊椎動物では広く認められるが、ヒトを含む脊椎動物では存在しないか、あっても微量しか存在しないと考えられている。非脊椎動物においてパウチマンノース型糖鎖を産生するのに必要なβ-N-アセチルヘキソサミニザーゼが脊椎動物では発見されていないため、脊椎動物における産生機序は不明である。
“GD3”とは、((Hex)2(Neu5Ac)2)より構成される糖鎖である。
“フコース修飾を受けたN-結合型糖鎖”は、フコシル化されたN-結合型糖鎖であり、フコースを2つ以上有する構造のN-結合型糖鎖を含む。(Gal)a(Man)b(Fuc)c(GlcNAc)d(GalNAc)e(Neu5Ac)f(Neu5Gc)g(SO3H)h + Manα1-6(Manα1-3)Manβ1-4GlcNAcβ1-4GlcNAc(コア構造がManα1-6(Manα1-3)Manβ1-4GlcNAcβ1-4GlcNAc)(ただしcは1以上)の構造を有し、例えば、(Hex)2(HexNAc)2(Fuc)2+(Man)3(GlcNAc)2、(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)2+(Man)3(GlcNAc)2、(Hex)3(HexNAc)3(Fuc)2+(Man)3(GlcNAc)2、(Hex)1(HexNAc)2(Fuc)2(NeuAc)1+(Man)3(GlcNAc)2、(Hex)2(HexNAc)2(Fuc)2(NeuAc)1+(Man)3(GlcNAc)2、(Hex)3(HexNAc)3(Fuc)2(NeuAc)1+(Man)3(GlcNAc)2、(Hex)3(HexNAc)3(Fuc)2(NeuAc)2+(Man)3(GlcNAc)2、(Hex)4(HexNAc)4(Fuc)2(NeuAc)1+(Man)3(GlcNAc)2、(Hex)4(HexNAc)4(Fuc)2(NeuAc)2+(Man)3(GlcNAc)2、(Hex)2(HexNAc)2(Fuc)3+(Man)3(GlcNAc)2等が例示される。
“Gg系列GSL糖鎖”は、GM3((Hex)2(Neu5Ac)1)、GM2((Hex)2(HexNAc)1(Neu5Ac)1)、GM1((Hex)3(HexNAc)1(Neu5Ac)1)、GD3((Hex)2(Neu5Ac)2)、GD1((Hex)3(HexNAc)1(Neu5Ac)2)といったganglo系列GSL糖鎖全般を包含するものである。
“Gb系列GSL糖鎖”は、Gb3(Galα1-4Galβ1-4Glc)、Gb4(GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glc)、SSEA-4(後述)、Galβ1-4GlcNAcβ1-6(Galβ1-3)GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glcといったglobo系列GSL糖鎖全般を包含するものである。
“Neu5Gc(N-グライコリルノイラミン酸)含有糖鎖”は、非ヒト型のシアル酸であるNeu5Gcを取り込んだ糖鎖である。Neu5Gcは、N-アセチルノイラミン酸(Neu5Ac)と同様に、糖鎖を構成する単糖(酸性糖)である。多くの哺乳類ではNeu5Gc及びNeu5Acが糖鎖に含まれているが、ヒトでは、Neu5AcからNeu5Gcへと変換する酵素が欠損しているため、Neu5Gcを含む糖鎖は通常では発現していないといわれている。
“α2,6結合したシアル酸を有するN-結合型糖鎖”は、ST6Gal-I(α2,6-シアル酸転移酵素)により合成される構造を有するN-結合型糖鎖である。
“Bisect GlcNAc型N-結合型糖鎖”は、枝分かれ構造にN-アセチルグルコサミンが結合した糖鎖である。GlcNAcβ1-2 and/or 1-6Manα1-6(GlcNAcβ1-2 and/or 1-6Manα1-3)(GlcNAcβ1-4)Manβ1-4GlcNAcβ1-4GlcNAcを部分構造とする糖鎖であり(“GlcNAcβ1-4”がBisect GlcNAcである)、(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)1+(Man)3(GlcNAc)2、(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)2+(Man)3(GlcNAc)2、(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)1(NeuAc)1+(Man)3(GlcNAc)2、(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)1(NeuAc)2+(Man)3(GlcNAc)2、(Hex)3(HexNAc)4+(Man)3(GlcNAc)2、(Hex)3(HexNAc)4(Fuc)1+(Man)3(GlcNAc)2、(Hex)3(HexNAc)4(Fuc)2+(Man)3(GlcNAc)2等が例示される。
“SSEA-3”は、Gb系列GSL糖鎖の一つであり、下記のSSEA-4の前駆体である。Galβ1-3GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glcの構造を有する。
“SSEA-4”は、Gb系列GSL糖鎖の一つである。NeuAcα2-3Galβ1-3GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glcの構造を有する。
“コアフコース”は、(Gal)a(Man)b(Fuc)c(GlcNAc)d(GalNAc)e(Neu5Ac)f(Neu5Gc)g(SO3H)h+Manα1-6(Manα1-3)Manβ1-4GlcNAcβ1-4(Fucα1-6)GlcNAcの構造を有する(コア構造の根元にFucが結合したManα1-6(Manα1-3)Manβ1-4GlcNAcβ1-4(Fucα1-6)GlcNAcに、Gal、Man、Fuc、GlcNAc、GalNAc、Neu5Ac、Neu5Gc、硫酸(SO3H)が付き得る)。
“Lewis B[(Fucα1→2)Galβ1→3(Fucα1→4)GlcNAc)]構造を有する糖鎖”は、フコース修飾を受けたN-結合型糖鎖である。
“Lewis Y[(Fucα1→2)Galβ1→4(Fucα1→3)GlcNAc)]構造を有する糖鎖” は、フコース修飾を受けたN-結合型糖鎖である。
上記の本発明によるグリオーマの診断マーカー並びにグリオーマのWHOグレードI、II、III及びIVの診断マーカーは、前述の本発明の糖鎖マーカーを検出する方法によって得られてもよい。
本発明による、グリオーマのWHOグレードI、II、III又はIVの診断に用いられる診断マーカーについて以下詳述する。
β1,6分岐したN-結合型糖鎖、パウチマンノース型糖鎖、モノアンテナ型糖鎖及びGD3は、テロメラーゼの活性化を反映するため、単独又は2以上の組み合わせにより、グリオーマのWHOグレードIの診断マーカーとして用いることができる。より具体的には、これらの糖鎖の発現が増大している場合に、グリオーマのWHOグレードIに罹患していると診断することができる。
また、総N-結合型糖鎖、総GSL糖鎖、フコース修飾を受けたN-結合型糖鎖、Gg系列GSL糖鎖、Gb系列GSL糖鎖、フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖及びNeu5Gc含有糖鎖は、p53、Rb等の癌抑制遺伝子の不活性化を反映するため、単独又は2以上の組み合わせにより、グリオーマのWHOグレードIIの診断マーカーとして用いることができる。より具体的には、総N-結合型糖鎖及び総GSL糖鎖の発現減少、フコース修飾を受けたN-結合型糖鎖の発現増大、Gg系列GSL糖鎖の発現減少、Gb系列GSL糖鎖の発現増大、フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖の発現増大、及びNeu5Gc含有糖鎖の発現増大がみられた場合に、グリオーマのWHOグレードIIに罹患していると診断することができる。
また、Bisect GlcNAc型N-結合型糖鎖、コア2型のO-結合型糖鎖、Gg系列GSL糖鎖、Gb系列GSL糖鎖、SSEA-3、SSEA-4、Galβ1-4GlcNAcβ1-6(Galβ1-3)GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glc及びコアフコースは、Rasの活性化を反映するため、単独又は2以上の組み合わせにより、グリオーマのWHOグレードIIIの診断マーカーとして用いることができる。より具体的には、Bisect GlcNAc型N-結合型糖鎖の発現増大、コア2型のO-結合型糖鎖の発現減少、Gg系列GSL糖鎖の発現減少、Gb系列GSL糖鎖の発現増大、SSEA-3の発現増大、SSEA-4の発現増大、Galβ1-4GlcNAcβ1-6(Galβ1-3)GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glcの発現増大、及びコアフコースの発現増大がみられた場合に、グリオーマのWHOグレードIIIに罹患していると診断することができる。
また、フコース修飾を受けたN-結合型糖鎖、(n)Lc系列GSL糖鎖、フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖、GSL-21、GSL-33、GSL-35、GSL-38、GSL-47、Bisect GlcNAc型N-結合型糖鎖、α2,6結合したシアル酸を有するN-結合型糖鎖、Lewis B[(Fucα1→2)Galβ1→3(Fucα1→4)GlcNAc)]構造を有する糖鎖及びLewis Y[(Fucα1→2)Galβ1→4(Fucα1→3)GlcNAc)]構造を有する糖鎖は、AKTの活性化を反映するため、単独又は2以上の組み合わせにより、グリオーマのWHOグレードIVの診断マーカーとして用いることができる。より具体的には、フコース修飾を受けたN-結合型糖鎖、(n)Lc系列GSL糖鎖、フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖、GSL-21、GSL-33、GSL-35、GSL-38及びGSL-47の発現増大、Bisect GlcNAc型N-結合型糖鎖及びα2,6結合したシアル酸を有するN-結合型糖鎖の発現減少、並びにLewis B[(Fucα1→2)Galβ1→3(Fucα1→4)GlcNAc)]構造を有する糖鎖及びLewis Y[(Fucα1→2)Galβ1→4(Fucα1→3)GlcNAc)]構造を有する糖鎖の発現増大がみられた場合に、グリオーマのWHOグレードIVに罹患していると診断することができる。
22020C、33030C及び33130Cからなる群より少なくとも1つ選択されるシアリル化複合型N-結合型糖鎖、23110C、23120C、34000C及び34100Cからなる群より少なくとも1つ選択される中性のバイセクト型N-結合型糖鎖、12200C及び22200Cからなる群より少なくとも1つ選択されるFucを2つ有する中性の2本鎖複合型N-結合型糖鎖、21200C、31100C、31200C、32200C及び32100Cからなる群より少なくとも1つ選択されるFucを有する中性のハイブリッド型N-結合型糖鎖、並びに13200C、14200C及び24200Cからなる群より少なくとも1つ選択される複数のFucを有する中性のバイセクト型N-結合型糖鎖は、グリオーマのWHOグレードI及びIIとグリオーマのWHOグレードIII及びIVとを判別するための診断マーカーとして用いることができる。
より具体的には、22020C、33030C及び33130Cからなる群より少なくとも1つ選択されるシアリル化複合型N-結合型糖鎖の発現が低減している場合にはグレードI/IIと診断することができ、上記糖鎖の発現が増大している場合にはグレードIII/IVと診断することができる。22020C、33030C、33130Cは、特に、グリオーマのグレードIIとグレードIIIとの判別に有用である。
また、23110C、23120C、34000C及び34100Cからなる群より少なくとも1つ選択される中性のバイセクト型N-結合型糖鎖の発現が低減している場合にはグレードI/IIと診断することができ、上記糖鎖の発現が増大している場合にはグレードIII/IVと診断することができる。23110C、23120C、34000C及び34100Cは、特に、グリオーマのグレードIIとグレードIIIとの判別に有用である。
また、12200C及び22200Cからなる群より少なくとも1つ選択されるFucを2つ有する中性の2本鎖複合型N-結合型糖鎖の発現が増大している場合にはグレードI/IIと診断することができ、上記糖鎖の発現が低減している場合にはグレードIII/IVと診断することができる。12200C及び22200Cは、特に、グリオーマのグレードIIとグレードIIIとの判別に有用である。
また、21200C、31100C、31200C、32200C及び32100Cからなる群より少なくとも1つ選択されるFucを有する中性のハイブリッド型N-結合型糖鎖の発現が増大している場合にはグレードI/IIと診断することができ、上記糖鎖の発現が低減している場合にはグレードIII/IVと診断することができる。21200C、31100C、31200C、32200C及び32100Cは、特に、グリオーマのグレードIIとグレードIIIとの判別に有用である。
また、13200C、14200C及び24200Cからなる群より少なくとも1つ選択される複数のFucを有する中性のバイセクト型N-結合型糖鎖の発現が増大している場合にはグレードI/IIと診断することができ、上記糖鎖の発現が低減している場合にはグレードIII/IVと診断することができる。13200C、14200C及び24200Cは、特に、グリオーマのグレードIIとグレードIIIとの判別に有用である。
23200C及び23300Cからなる群より少なくとも1つ選択される複数のFucを有する中性のバイセクト型N-結合型糖鎖は、グリオーマのWHOグレードIIとグリオーマのWHOグレードI、III及びIVとを判別するための診断マーカーとして用いることができる。より具体的には、23200C及び23300Cからなる群より少なくとも1つ選択される複数のFucを有する中性のバイセクト型N-結合型糖鎖の発現が増大している場合にはグレードIIと診断することができ、上記糖鎖の発現が低減している場合にはグレードI/III/IVと診断することができる。23200C及び23300Cは、特に、グリオーマのグレードIIとグレードIIIとの判別に有用である。
なお、シアリル化複合型N-結合型糖鎖である22010C、22110C、22120C、33010C、33020C、33110C、33120C、44020C、44030C、44040C、44110C、44120Cについてもグリオーマの診断マーカーとして用いることができる。また、バイセクト型N-結合型糖鎖である23000C、23100Cについてもグリオーマの診断マーカーとして用いることができる。
次に、本発明によるグリオーマの診断方法について詳細に説明する。
本発明によるグリオーマの診断方法は、被験者由来の試料中のモノアンテナ型糖鎖、総N-結合型糖鎖、総GSL糖鎖、フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖、コア2型O-結合型糖鎖、Galβ1-4GlcNAcβ1-6(Galβ1-3)GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glc、(n)Lc系列GSL糖鎖、GSL-21、GSL-33、GSL-35、GSL-38及びGSL-47からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖の発現量を測定する工程を含む。
「被験者」とは、グリオーマに罹患しているか診断を要する、ヒトを含む哺乳動物全般を指す。
「被験者由来の試料」とは、例えば、被験者から得られた生体液サンプル(血液、血清、血漿、胃粘液、十二指腸液、膵液、胆汁、腹水、喀痰、気管支肺胞洗浄液等)、組織又は細胞サンプル(胃、十二指腸、大腸、膵、胆嚢、胆管、気管支、肺等の癌の組織又は細胞)、などが挙げられる。
「糖鎖の発現量を測定する」方法としては、公知の方法が用いられるが、例えば、抗体を用いたELISA法等を挙げることができる。
グリオーマの診断は、被験者由来の試料中の上記糖鎖量を指標として行われる。糖鎖の発現量が一定基準を上回る場合、又は、糖鎖の発現量が一定基準を下回る場合、当該被験者はグリオーマに罹患していると診断することができる。この場合、上記糖鎖の単独の発現量を指標としてもよいし、2以上の組み合わせでの糖鎖の発現量を指標としてもよい。
本発明によるグリオーマの診断方法において、例えば、被験者由来の試料中のモノアンテナ型糖鎖の発現量が、グリオーマに罹患していない対象(ヒトを含む哺乳動物全般、以下同様)由来の試料中のモノアンテナ型糖鎖の発現量に比して多いことを確認した場合;被験者由来の試料中の総N-結合型糖鎖の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中の総N-結合型糖鎖の発現量に比して少ないことを確認した場合;被験者由来の試料中の総GSL糖鎖の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中の総GSL糖鎖の発現量に比して少ないことを確認した場合;被験者由来の試料中のフコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のフコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖の発現量に比して多いことを確認した場合;被験者由来の試料中のコア2型O-結合型糖鎖の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のコア2型O-結合型糖鎖の発現量に比して少ないことを確認した場合;被験者由来の試料中のGalβ1-4GlcNAcβ1-6(Galβ1-3)GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glcの発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のGalβ1-4GlcNAcβ1-6(Galβ1-3)GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glcの発現量に比して多いことを確認した場合;被験者由来の試料中の(n)Lc系列GSL糖鎖の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中の(n)Lc系列GSL糖鎖の発現量に比して多いことを確認した場合;被験者由来の試料中のGSL-21の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のGSL-21の発現量に比して多いことを確認した場合;被験者由来の試料中のGSL-33の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のGSL-33の発現量に比して多いことを確認した場合;被験者由来の試料中のGSL-35の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のGSL-35の発現量に比して多いことを確認した場合;被験者由来の試料中のGSL-38の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のGSL-38の発現量に比して多いことを確認した場合;被験者由来の試料中のGSL-47の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のGSL-47の発現量に比して多いことを確認した場合に、被験者がグリオーマに罹患していると診断することができる。
次に、本発明によるグリオーマの進行度(WHOグレードI~IV)を診断する方法について詳細に説明する。
本発明のグリオーマのWHOグレードIの診断方法は、被験者由来の試料中のβ1,6分岐したN-結合型糖鎖、パウチマンノース型糖鎖、モノアンテナ型糖鎖及びGD3からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖の発現量を測定する工程を含む。
本発明のグリオーマのWHOグレードIの診断方法において、例えば、被験者由来の試料中のβ1,6分岐したN-結合型糖鎖の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のβ1,6分岐したN-結合型糖鎖の発現量に比して多いことを確認した場合;被験者由来の試料中のパウチマンノース型糖鎖の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のパウチマンノース型糖鎖の発現量に比して多いことを確認した場合;被験者由来の試料中のモノアンテナ型糖鎖の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のモノアンテナ型糖鎖の発現量に比して多いことを確認した場合:被験者由来の試料中のGD3の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のGD3の発現量に比して多いことを確認した場合に、被験者がWHOグレードIのグリオーマに罹患していると診断することができる。
また、本発明のグリオーマのWHOグレードIIの診断方法は、被験者由来の試料中の総N-結合型糖鎖、総GSL糖鎖、フコース修飾を受けたN-結合型糖鎖、Gg系列GSL糖鎖、Gb系列GSL糖鎖、フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖及びNeu5Gc含有糖鎖からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖の発現量を測定する工程を含む。
本発明のグリオーマのWHOグレードIIの診断方法において、例えば、被験者由来の試料中の総N-結合型糖鎖の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中の総N-結合型糖鎖の発現量に比して少ないことを確認した場合;被験者由来の試料中の総GSL糖鎖の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中の総GSL糖鎖の発現量に比して少ないことを確認した場合;被験者由来の試料中のフコース修飾を受けたN-結合型糖鎖の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のフコース修飾を受けたN-結合型糖鎖の発現量に比して多いことを確認した場合;被験者由来の試料中のGg系列GSL糖鎖の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のGg系列GSL糖鎖の発現量に比して少ないことを確認した場合;被験者由来の試料中のGb系列GSL糖鎖の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のGb系列GSL糖鎖の発現量に比して多いことを確認した場合;被験者由来の試料中のフコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のフコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖の発現量に比して多いことを確認した場合;被験者由来の試料中のNeu5Gc含有糖鎖の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のNeu5Gc含有糖鎖の発現量に比して多いことを確認した場合に、被験者がWHOグレードIIのグリオーマに罹患していると診断することができる。
また、本発明のグリオーマのWHOグレードIIIの診断方法は、被験者由来の試料中のBisect GlcNAc型N-結合型糖鎖、コア2型O-結合型糖鎖、Gg系列GSL糖鎖、Gb系列GSL糖鎖、SSEA-3、SSEA-4、Galβ1-4GlcNAcβ1-6(Galβ1-3)GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glc及びコアフコースからなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖の発現量を測定する工程を含む。
本発明のグリオーマのWHOグレードIIIの診断方法において、例えば、被験者由来の試料中のBisect GlcNAc型N-結合型糖鎖の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のBisect GlcNAc型N-結合型糖鎖の発現量に比して多いことを確認した場合;被験者由来の試料中のコア2型のO-結合型糖鎖の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のコア2型のO-結合型糖鎖の発現量に比して少ないことを確認した場合;被験者由来の試料中のGg系列GSL糖鎖の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のGg系列GSL糖鎖の発現量に比して少ないことを確認した場合;被験者由来の試料中のGb系列GSL糖鎖の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のGb系列GSL糖鎖の発現量に比して多いことを確認した場合;被験者由来の試料中のSSEA-3の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のSSEA-3の発現量に比して多いことを確認した場合;被験者由来の試料中のSSEA-4の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のSSEA-4の発現量に比して多いことを確認した場合;被験者由来の試料中のGalβ1-4GlcNAcβ1-6(Galβ1-3)GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glcの発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のGalβ1-4GlcNAcβ1-6(Galβ1-3)GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glcの発現量に比して多いことを確認した場合;被験者由来の試料中のコアフコースの発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のコアフコースの発現量に比して多いことを確認した場合に、被験者がWHOグレードIIIのグリオーマに罹患していると診断することができる。
また、本発明のグリオーマのWHOグレードIVの診断方法は、被験者由来の試料中のフコース修飾を受けたN-結合型糖鎖、(n)Lc系列GSL糖鎖、フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖、GSL-21、GSL-33、GSL-35、GSL-38、GSL-47、Bisect GlcNAc型N-結合型糖鎖、α2,6結合したシアル酸を有するN-結合型糖鎖、Lewis B[(Fucα1→2)Galβ1→3(Fucα1→4)GlcNAc)]構造を有する糖鎖及びLewis Y[(Fucα1→2)Galβ1→4(Fucα1→3)GlcNAc)]構造を有する糖鎖からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖の発現量を測定する工程を含む。
本発明のグリオーマのWHOグレードIVの診断方法において、例えば、被験者由来の試料中のフコース修飾を受けたN-結合型糖鎖の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のフコース修飾を受けたN-結合型糖鎖の発現量に比して多いことを確認した場合;被験者由来の試料中の(n)Lc系列GSL糖鎖の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中の(n)Lc系列GSL糖鎖の発現量に比して多いことを確認した場合;被験者由来の試料中のフコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のフコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖の発現量に比して多いことを確認した場合;被験者由来の試料中のGSL-21の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のGSL-21の発現量に比して多いことを確認した場合;被験者由来の試料中のGSL-33の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のGSL-33の発現量に比して多いことを確認した場合;被験者由来の試料中のGSL-35の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のGSL-35の発現量に比して多いことを確認した場合;被験者由来の試料中のGSL-38の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のGSL-38の発現量に比して多いことを確認した場合;被験者由来の試料中のGSL-47の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のGSL-47の発現量に比して多いことを確認した場合;被験者由来の試料中のBisect GlcNAc型N-結合型糖鎖の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のBisect GlcNAc型N-結合型糖鎖の発現量に比して少ないことを確認した場合;被験者由来の試料中のα2,6結合したシアル酸を有するN-結合型糖鎖の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のα2,6結合したシアル酸を有するN-結合型糖鎖の発現量に比して少ないことを確認した場合;被験者由来の試料中のLewis B[(Fucα1→2)Galβ1→3(Fucα1→4)GlcNAc)]構造を有する糖鎖の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のLewis B[(Fucα1→2)Galβ1→3(Fucα1→4)GlcNAc)]構造を有する糖鎖の発現量に比して多いことを確認した場合;被験者由来の試料中のLewis Y[(Fucα1→2)Galβ1→4(Fucα1→3)GlcNAc)]構造を有する糖鎖の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中のLewis Y[(Fucα1→2)Galβ1→4(Fucα1→3)GlcNAc)]構造を有する糖鎖の発現量に比して多いことを確認した場合に、被験者がWHOグレードIVのグリオーマに罹患していることを診断することができる。
本発明のグリオーマのWHOグレードI及びIIとグリオーマのWHOグレードIII及びIVとの判別方法は、被験者由来の試料中の22020C、33030C及び33130Cからなる群より少なくとも1つ選択されるシアリル化複合型N-結合型糖鎖、23110C、23120C、34000C及び34100Cからなる群より少なくとも1つ選択される中性のバイセクト型N-結合型糖鎖、12200C及び22200Cからなる群より少なくとも1つ選択されるFucを2つ有する中性の2本鎖複合型N-結合型糖鎖、21200C、31100C、31200C、32200C及び32100Cからなる群より少なくとも1つ選択されるFucを有する中性のハイブリッド型N-結合型糖鎖、並びに13200C、14200C及び24200Cからなる群より少なくとも1つ選択される複数のFucを有する中性のバイセクト型N-結合型糖鎖からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖の発現量を測定する工程を含む。
より具体的には、被験者由来の試料中の22020C、33030C及び33130Cからなる群より少なくとも1つ選択されるシアリル化複合型N-結合型糖鎖の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中の上記糖鎖の発現量と同等若しくは当該発現量より低いことを確認した場合にはグレードI/IIと診断することができ、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中の上記糖鎖の発現量より多いことを確認した場合にはグレードIII/IVと診断することができ;又は被験者由来の試料中の上記糖鎖の発現量が、ある所定の基準量と同等若しくは当該基準量より低いことを確認した場合にはグレードI/IIと診断することができ、ある所定の基準量より多いことを確認した場合にはグレードIII/IVと診断することができる。22020C、33030C、33130Cは、特に、グリオーマのグレードIIとグレードIIIとの判別に有用である。
また、被験者由来の試料中の23110C、23120C、34000C及び34100Cからなる群より少なくとも1つ選択される中性のバイセクト型N-結合型糖鎖の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中の上記糖鎖の発現量と同等若しくは当該発現量より低いことを確認した場合にはグレードI/IIと診断することができ、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中の上記糖鎖の発現量より多いことを確認した場合にはグレードIII/IVと診断することができ;又は被験者由来の試料中の上記糖鎖の発現量が、ある所定の基準量と同等若しくは当該基準量より低いことを確認した場合にはグレードI/IIと診断することができ、ある所定の基準量より多いことを確認した場合にはグレードIII/IVと診断することができる。23110C、23120C、34000C及び34100Cは、特に、グリオーマのグレードIIとグレードIIIとの判別に有用である。
また、12200C及び22200Cからなる群より少なくとも1つ選択されるFucを2つ有する中性の2本鎖複合型N-結合型糖鎖の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中の上記糖鎖の発現量より多いことを確認した場合にはグレードI/IIと診断することができ、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中の上記糖鎖の発現量と同等若しくは当該発現量より低いことを確認した場合にはグレードIII/IVと診断することができ;又は被験者由来の試料中の上記糖鎖の発現量が、ある所定の基準量より多いことを確認した場合にはグレードI/IIと診断することができ、ある所定の基準量と同等若しくは当該発現量より少ないことを確認した場合にはグレードIII/IVと診断することができる。12200C及び22200Cは、特に、グリオーマのグレードIIとグレードIIIとの判別に有用である。
また、21200C、31100C、31200C、32200C及び32100Cからなる群より少なくとも1つ選択されるFucを有する中性のハイブリッド型N-結合型糖鎖の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中の上記糖鎖の発現量より多いことを確認した場合にはグレードI/IIと診断することができ、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中の上記糖鎖の発現量と同等若しくは当該発現量より低いことを確認した場合にはグレードIII/IVと診断することができ;又は被験者由来の試料中の上記糖鎖の発現量が、ある所定の基準量より多いことを確認した場合にはグレードI/IIと診断することができ、ある所定の基準量と同等若しくは当該発現量より少ないことを確認した場合にはグレードIII/IVと診断することができる。21200C、31100C、31200C、32200C及び32100Cは、特に、グリオーマのグレードIIとグレードIIIとの判別に有用である。
また、13200C、14200C及び24200Cからなる群より少なくとも1つ選択される複数のFucを有する中性のバイセクト型N-結合型糖鎖の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中の上記糖鎖の発現量より多いことを確認した場合にはグレードI/IIと診断することができ、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中の上記糖鎖の発現量と同等若しくは当該発現量より低いことを確認した場合にはグレードIII/IVと診断することができ;又は被験者由来の試料中の上記糖鎖の発現量が、ある所定の基準量より多いことを確認した場合にはグレードI/IIと診断することができ、ある所定の基準量と同等若しくは当該基準量より少ないことを確認した場合にはグレードIII/IVと診断することができる。13200C、14200C及び24200Cは、特に、グリオーマのグレードIIとグレードIIIとの判別に有用である。
本発明のグリオーマのWHOグレードIIとグリオーマのWHOグレードI、III及びIVとの判別方法は被験者由来の試料中の23200C及び23300Cからなる群より少なくとも1つ選択される複数のFucを有する中性のバイセクト型N-結合型糖鎖の発現量を測定する工程を含む。
より具体的には、被験者由来の試料中の23200C及び23300Cからなる群より少なくとも1つ選択される複数のFucを有する中性のバイセクト型N-結合型糖鎖の発現量が、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中の上記糖鎖の発現量より多いことを確認した場合にはグレードIIと診断することができ、グリオーマに罹患していない対象由来の試料中の上記糖鎖の発現量と同等若しくは当該発現量より少ないことを確認した場合にはグレードI、III及びIVと診断することができ;又は被験者由来の試料中の上記糖鎖の発現量が、ある所定の基準量より多いことを確認した場合にはグレードIIと診断することができ、ある所定の基準量と同等若しくは当該基準量より低いことを確認した場合にはグレードI、III及びIVと診断することができる。23200C及び23300Cは、特に、グリオーマのグレードIIとグレードIIIとの判別に有用である。
以上説明したように、本発明の糖鎖マーカーを検出する方法によれば、癌化に関与する遺伝子の変異が糖鎖の発現変動に与える影響を系統的に解明することができ、癌の発生から進行の全過程にわたる糖質発現動態をよりシステマティックに検証することができるため、十分な感度及び特異度をもって腫瘍の進行度を評価することのできる糖鎖マーカーを得ることができる。
また、本発明による診断マーカー及び診断方法によれば、十分な感度及び特異度をもってグリオーマを診断することができ、グリオーマの進行度の評価も行うことができる。このため、例えば、診断結果に基づき薬剤選択を含めた治療ストラテジーを検証することができ、また、良性腫瘍発症後及び悪性腫瘍初発後の長期フォローにも用いることができる。また、本発明による診断マーカーを、外科的手術の方針の決定に役立てることができる。例えば、術前にグリオーマ患者の血液中の糖鎖量を測定してグリオーマの進行度を予測し、さらに術中にグリオーマ腫瘍組織での糖鎖量を測定することで腫瘍の切除領域を決定することができる。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
(実施例1)
以下の通り、ヒト正常アストロサイト(NHA)に遺伝子操作を行い、不死化・癌化モデル細胞を作製した。
以下の通り、ヒト正常アストロサイト(NHA)に遺伝子操作を行い、不死化・癌化モデル細胞を作製した。
既報(Sasai K,Akagi T,Aoyanagi E,Tabu K,Kaneko S,Tanaka S.O6-methylguanine-DNA methyltransferase is downregulated in transformed astrocyte cells:implications for anti-glioma therapies.Mol Cancer.2007;6:36.)の方法に従い、NHAに、hTERT(T)、SV40ER(S)、H-RasV12(R)及びmyrAKT(A)遺伝子をそれぞれ段階的に導入してグリオーマモデル細胞(NHA-T、NHA-TS、NHA-TSR及びNHA-TSRA)を樹立した(図1)。以下、当該細胞の樹立方法(レトロウイルスベクターによる遺伝子導入)について詳述する。
ヒトグリオーマの実験モデル細胞を作製するために、正常ヒトアストロサイト(Normal human astrocyte:NHA)にマウスecotropic receptorを発現させた後、hTERT(T)、SV40ER(S)、H-RasV12(R)及びmyrAkt(A)を発現させるためのウイルスベクターを導入し、各遺伝子の安定過剰発現細胞を樹立した。以下、組換えレトロウイルスの作製、標的細胞への感染及び感染細胞の選択の詳細について説明する。
(組換えレトロウイルスの作製)
(Day1)
HEK293T細胞(1.2×106 cells/4mL DMEM+10%FBS)を60mmコラーゲンIコートディッシュ(IWAKI;#11-018-004)に播種した。
(Day2)
24時間後、以下のプラスミドDNAをトランスフェクションした。
Retrovirus Packaging Kit Eco(TAKARA,#6160)
Retrovirus Packaging Kit Ampho(TAKARA,#6161)
(Day1)
HEK293T細胞(1.2×106 cells/4mL DMEM+10%FBS)を60mmコラーゲンIコートディッシュ(IWAKI;#11-018-004)に播種した。
(Day2)
24時間後、以下のプラスミドDNAをトランスフェクションした。
Retrovirus Packaging Kit Eco(TAKARA,#6160)
Retrovirus Packaging Kit Ampho(TAKARA,#6161)
(Ecotropic receptorの発現)
OPTI-MEM 200μL
pE ampho 2μg
pGP 2μg
pCX4-redEX-EcoVR 4μg
Fugene HD 24μL
OPTI-MEM 200μL
pE ampho 2μg
pGP 2μg
pCX4-redEX-EcoVR 4μg
Fugene HD 24μL
(hTERTの発現)
OPTI-MEM 200μL
pE eco 2μg
pGP 2μg
pCX4-neo-hTERT 4μg
Fugene HD 24μL
OPTI-MEM 200μL
pE eco 2μg
pGP 2μg
pCX4-neo-hTERT 4μg
Fugene HD 24μL
(SV40の発現)
OPTI-MEM 200μL
pE eco 2μg
pGP 2μg
pCX4-bsr-SV40 4μg
Fugene HD 24μL
OPTI-MEM 200μL
pE eco 2μg
pGP 2μg
pCX4-bsr-SV40 4μg
Fugene HD 24μL
(H-RasV12の発現)
OPTI-MEM 200μL
pE eco 2μg
pGP 2μg
pCX4-puro-RasV12 4μg
Fugene HD 24μL
OPTI-MEM 200μL
pE eco 2μg
pGP 2μg
pCX4-puro-RasV12 4μg
Fugene HD 24μL
(myr-AKTの発現)
OPTI-MEM 200μL
pE eco 2μg
pGP 2μg
pCX4-bleo-myr-Akt 4μg
Fugene HD 24μL
OPTI-MEM 200μL
pE eco 2μg
pGP 2μg
pCX4-bleo-myr-Akt 4μg
Fugene HD 24μL
トランスフェクション6時間後に培地を交換した(ecotropic receptor及びhTERT発現用:Astrocyte Basal Medium(ABM)、SV40ER、H-RasV12及びmyr-AKT発現用:DMEM+10% FBS)。
(標的細胞への感染)
(Day3)
感染させる標的細胞(NHA、NHA-Eco、NHA-T、NHA-TS、NHA-TSR)をsubconfluentになるような細胞密度で、10cm dishに播種した。
(Day4)
トランスフェクションしたHEK293T細胞の培養上清(ウイルス溶液)を、0.45μmフィルターで濾過後、標的細胞の入ったdishに加えた。この際、ウイルスの吸着促進剤としてpolybreneを最終濃度4μg/mlになるように加えた。1.5~3時間後、細胞を培地で2回洗浄し、新しい培地に置換した。
(Day5)
必要に応じてDay4と同様に、ウイルス感染を繰り返した。
(Day3)
感染させる標的細胞(NHA、NHA-Eco、NHA-T、NHA-TS、NHA-TSR)をsubconfluentになるような細胞密度で、10cm dishに播種した。
(Day4)
トランスフェクションしたHEK293T細胞の培養上清(ウイルス溶液)を、0.45μmフィルターで濾過後、標的細胞の入ったdishに加えた。この際、ウイルスの吸着促進剤としてpolybreneを最終濃度4μg/mlになるように加えた。1.5~3時間後、細胞を培地で2回洗浄し、新しい培地に置換した。
(Day5)
必要に応じてDay4と同様に、ウイルス感染を繰り返した。
(感染細胞の選択)
(Day6)
感染細胞は、導入した薬剤耐性遺伝子の種類に応じて、Geneticin(G418,Invivogen,1.0mg/mL)、blasticidin S(Invivogen,20μg/mL)、puromycin(Invivogen,0.5μg/mL)、bleomycin(Zeocine,0.5mg/mL)で2週間薬剤選択を行い、感染細胞を選別した。導入した遺伝子のタンパク発現量は、Western blottingにより確認した。
(Day6)
感染細胞は、導入した薬剤耐性遺伝子の種類に応じて、Geneticin(G418,Invivogen,1.0mg/mL)、blasticidin S(Invivogen,20μg/mL)、puromycin(Invivogen,0.5μg/mL)、bleomycin(Zeocine,0.5mg/mL)で2週間薬剤選択を行い、感染細胞を選別した。導入した遺伝子のタンパク発現量は、Western blottingにより確認した。
in vivoにおいて、NHA-T細胞はWHOグレードIに相当する、癌化していないが不死化している状態を模倣している。また、NHA-TS細胞は、WHO グレードIIに相当する、良性グリオーマを模倣している。また、NHA-TSR細胞は、WHOグレードIII相当の悪性グリオーマを形成する。また、NHA-TSRA細胞は、WHOグレードIV相当のグリオブラストーマを形成する。
(実施例2)
以下の通り、各細胞について糖鎖の定性・定量的発現解析を行い、各細胞に特徴的な糖鎖構造を網羅的に取得した。
以下の通り、各細胞について糖鎖の定性・定量的発現解析を行い、各細胞に特徴的な糖鎖構造を網羅的に取得した。
(糖鎖の解析手法)
上記4種類の細胞(NHA-T、NHA-TS、NHA-TSR及びNHA-TSRA)とNHAについて、細胞表面の抗原として最も重要な3種類の複合糖質糖鎖(N-結合型糖鎖(N-glycan)、O-結合型糖鎖(O-glycan)及び糖脂質(GSL)糖鎖(GSL-glycan))の定性・定量的発現解析を、既報(Fujitani N,Furukawa J,Araki K,Fujioka T, Takegawa Y,Piao J,Nishioka T,Tamura T,Nikaido T,Ito M,Nakamura Y,Shinohara Y.Total cellular glycomics allows characterizing cells and streamlining the discovery process for cellular biomarkers.Proc Natl Acad Sci USA.2013;110:2105-2110.)の手法(図2)により詳細に解析した。N-結合型糖鎖で104種(表1)、O-結合型糖鎖で12種(表2)、GSL糖鎖で46種(表3)の定量的解析を行った。以下、N-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖及びGSL糖鎖の解析法について各々詳述する。
上記4種類の細胞(NHA-T、NHA-TS、NHA-TSR及びNHA-TSRA)とNHAについて、細胞表面の抗原として最も重要な3種類の複合糖質糖鎖(N-結合型糖鎖(N-glycan)、O-結合型糖鎖(O-glycan)及び糖脂質(GSL)糖鎖(GSL-glycan))の定性・定量的発現解析を、既報(Fujitani N,Furukawa J,Araki K,Fujioka T, Takegawa Y,Piao J,Nishioka T,Tamura T,Nikaido T,Ito M,Nakamura Y,Shinohara Y.Total cellular glycomics allows characterizing cells and streamlining the discovery process for cellular biomarkers.Proc Natl Acad Sci USA.2013;110:2105-2110.)の手法(図2)により詳細に解析した。N-結合型糖鎖で104種(表1)、O-結合型糖鎖で12種(表2)、GSL糖鎖で46種(表3)の定量的解析を行った。以下、N-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖及びGSL糖鎖の解析法について各々詳述する。
(N-結合型糖鎖の解析法)
(1)1×106個からなる細胞ペレットを2%ドデシル硫酸ナトリウムを含むトリス酢酸緩衝液中(100マイクロリットル)で、超音波処理(5秒間照射+10秒間インターバルを4セット)により溶解した。
(2)2μLの0.5Mトリス(2-カルボキシエチル)ホスフィン(終濃度約100 mM)と200mMのヨードアセトアミド(終濃度約20mM)を加え、タンパク質のジスルフィド結合を還元アルキル化した(室温、30分間)。
(3)472μL(4倍量)の氷冷エタノールを加えてエタノール沈殿(-30℃、2時間)を行った。
(4)沈殿を0.1% Triton X-100を含む重炭酸アンモニウム水溶液95マイクロリットルに溶解し、5μLのトリプシン溶液(10mg/mL)でタンパク質を消化した(終夜、37℃)。トリプシン失活後(90℃、10分間)、ペプチドNグリカナーゼF(PNGase F,2U、37℃、終夜)により糖鎖をタンパク質から切断した。
(5)調製したN-結合型糖鎖を含むサンプルは、内部標準に非天然型糖鎖であるA2GN1を加えた後、糖鎖のみをグライコブロッティング法によって精製後、MALDI-TOF(/TOF)(UltraFlex II、ブルカー社)を用いた定量解析を行った(Proc Natl Acad Sci USA.2013;110:2105-2110.を参照)。
(1)1×106個からなる細胞ペレットを2%ドデシル硫酸ナトリウムを含むトリス酢酸緩衝液中(100マイクロリットル)で、超音波処理(5秒間照射+10秒間インターバルを4セット)により溶解した。
(2)2μLの0.5Mトリス(2-カルボキシエチル)ホスフィン(終濃度約100 mM)と200mMのヨードアセトアミド(終濃度約20mM)を加え、タンパク質のジスルフィド結合を還元アルキル化した(室温、30分間)。
(3)472μL(4倍量)の氷冷エタノールを加えてエタノール沈殿(-30℃、2時間)を行った。
(4)沈殿を0.1% Triton X-100を含む重炭酸アンモニウム水溶液95マイクロリットルに溶解し、5μLのトリプシン溶液(10mg/mL)でタンパク質を消化した(終夜、37℃)。トリプシン失活後(90℃、10分間)、ペプチドNグリカナーゼF(PNGase F,2U、37℃、終夜)により糖鎖をタンパク質から切断した。
(5)調製したN-結合型糖鎖を含むサンプルは、内部標準に非天然型糖鎖であるA2GN1を加えた後、糖鎖のみをグライコブロッティング法によって精製後、MALDI-TOF(/TOF)(UltraFlex II、ブルカー社)を用いた定量解析を行った(Proc Natl Acad Sci USA.2013;110:2105-2110.を参照)。
(O-結合型糖鎖の解析法)
(1)1×106個からなる細胞ペレットを2%ドデシル硫酸ナトリウムを含むトリス酢酸緩衝液中(100μL)で、超音波処理(5秒間照射+10秒間インターバルを4セット)により溶解した。
(2)2μLの0.5Mトリス(2-カルボキシエチル)ホスフィン(終濃度約100 mM)と200mMのヨードアセトアミド(終濃度約20mM)を加え、タンパク質のジスルフィド結合を還元アルキル化した(室温、30分間)。
(3)472μL(4倍量)の氷冷エタノールを加えてエタノール沈殿(-30℃、2時間)を行った。
(4)遠心分離(20000×g、10分間、4℃)により、沈殿(タンパク質画分)と上清に分けた。沈殿をO-結合型糖鎖解析に使用した。
(5)沈殿を超純水に溶解し、Amiconにより分子量3000以上の画分とした。後に濃縮乾固した。
(6)沈殿物を100μLの超純水で再溶解し、200μLの0.4M NaOH及び200μLの0.5M 3-メチル-1-フェニル-5-ピラゾロン(PMP)のメタノール溶液を加え、マイクロ波発生装置(Monowave300、アントンパール社)を用いて、120℃で2時間反応した。反応後、12.5pmolのbisPMP標識キトテトラオースを添加した後HClにより中和し、クロロホルムを加え洗浄することで過剰試薬を除去した後、グラファイトカーボン及びイアトロビーズにより糖鎖部分を精製した。
(7)精製したサンプルを2、5-ジヒロド安息香酸(10mg/mL)と混合し、MALDI-TOF(/TOF)(UltraFlex II、ブルカー社)により解析を行った。
(1)1×106個からなる細胞ペレットを2%ドデシル硫酸ナトリウムを含むトリス酢酸緩衝液中(100μL)で、超音波処理(5秒間照射+10秒間インターバルを4セット)により溶解した。
(2)2μLの0.5Mトリス(2-カルボキシエチル)ホスフィン(終濃度約100 mM)と200mMのヨードアセトアミド(終濃度約20mM)を加え、タンパク質のジスルフィド結合を還元アルキル化した(室温、30分間)。
(3)472μL(4倍量)の氷冷エタノールを加えてエタノール沈殿(-30℃、2時間)を行った。
(4)遠心分離(20000×g、10分間、4℃)により、沈殿(タンパク質画分)と上清に分けた。沈殿をO-結合型糖鎖解析に使用した。
(5)沈殿を超純水に溶解し、Amiconにより分子量3000以上の画分とした。後に濃縮乾固した。
(6)沈殿物を100μLの超純水で再溶解し、200μLの0.4M NaOH及び200μLの0.5M 3-メチル-1-フェニル-5-ピラゾロン(PMP)のメタノール溶液を加え、マイクロ波発生装置(Monowave300、アントンパール社)を用いて、120℃で2時間反応した。反応後、12.5pmolのbisPMP標識キトテトラオースを添加した後HClにより中和し、クロロホルムを加え洗浄することで過剰試薬を除去した後、グラファイトカーボン及びイアトロビーズにより糖鎖部分を精製した。
(7)精製したサンプルを2、5-ジヒロド安息香酸(10mg/mL)と混合し、MALDI-TOF(/TOF)(UltraFlex II、ブルカー社)により解析を行った。
(GSL糖鎖の解析法)
(1)(規定個数を含む)細胞ペレットをクロロホルム:メタノール=2:1の組成の溶液(450μL)中で超音波(10秒間照射+10秒間インターバルを6回。合計照射時間1分間)により破砕した。
(2)次に、メタノールを150μL加え(この時点での溶媒組成はクロロホルム:メタノール=1:1である)、同様に超音波処理を施した。
(3)メタノールをさらに300μL加え(この時点での溶媒組成はクロロホルム:メタノール=1:2である)、同様に超音波処理を施した。
(4)上記1~3の手順で得られた溶液を、20000g、10分間の遠心分離によりタンパク質画分を沈殿させ、得られた上清をスフィンゴ糖脂質を含む総脂質抽出物として新しいサンプルチューブに回収した。回収された溶液は遠心エバポレーターで溶媒を除去した。
(5)得られた細胞由来の総脂質画分を、40μLの0.2%Triton-X100を含む50mM 酢酸緩衝液(pH5.5)に懸濁し、これに25mUのRhodocossus属由来のエンドグルコセラミダーゼ(EGCase)I及びIIを加えてスフィンゴ脂質から糖鎖を切断した(37℃、終夜)。
(6)調製したGSL糖鎖を含むサンプルは、内部標準に非天然型糖鎖であるA2GN1を加えた後、糖鎖のみをグライコブロッティング法によって精製後、MALDI-TOF(/TOF)(UltraFlex II、ブルカー社)を用いた定量解析を行った(Proc Natl Acad Sci USA.2013;110:2105-2110.を参照)。
(1)(規定個数を含む)細胞ペレットをクロロホルム:メタノール=2:1の組成の溶液(450μL)中で超音波(10秒間照射+10秒間インターバルを6回。合計照射時間1分間)により破砕した。
(2)次に、メタノールを150μL加え(この時点での溶媒組成はクロロホルム:メタノール=1:1である)、同様に超音波処理を施した。
(3)メタノールをさらに300μL加え(この時点での溶媒組成はクロロホルム:メタノール=1:2である)、同様に超音波処理を施した。
(4)上記1~3の手順で得られた溶液を、20000g、10分間の遠心分離によりタンパク質画分を沈殿させ、得られた上清をスフィンゴ糖脂質を含む総脂質抽出物として新しいサンプルチューブに回収した。回収された溶液は遠心エバポレーターで溶媒を除去した。
(5)得られた細胞由来の総脂質画分を、40μLの0.2%Triton-X100を含む50mM 酢酸緩衝液(pH5.5)に懸濁し、これに25mUのRhodocossus属由来のエンドグルコセラミダーゼ(EGCase)I及びIIを加えてスフィンゴ脂質から糖鎖を切断した(37℃、終夜)。
(6)調製したGSL糖鎖を含むサンプルは、内部標準に非天然型糖鎖であるA2GN1を加えた後、糖鎖のみをグライコブロッティング法によって精製後、MALDI-TOF(/TOF)(UltraFlex II、ブルカー社)を用いた定量解析を行った(Proc Natl Acad Sci USA.2013;110:2105-2110.を参照)。
(結果)
(1.テロメラーゼの活性化を反映する糖鎖マーカー)
hTERTを導入したNHA-T細胞について、N-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖及びGSL糖鎖の定量的解析を行い、以下の通り、テロメラーゼの活性化を反映する糖鎖マーカーを見出した。
(1.テロメラーゼの活性化を反映する糖鎖マーカー)
hTERTを導入したNHA-T細胞について、N-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖及びGSL糖鎖の定量的解析を行い、以下の通り、テロメラーゼの活性化を反映する糖鎖マーカーを見出した。
(β1,6分岐したN-結合型糖鎖)
テロメラーゼの活性化に伴い、β1,6分岐したN-結合型糖鎖の発現が増大することが示された(図3(a))。また、β1,6分岐糖鎖の生合成に関わる(Mgat5)の発現も増大していることも示された(図3(b))。なお、4本分岐糖鎖が総複合型糖鎖に占める割合は、グレードII以降で増加傾向にある(図3(c))。Mgat5の遺伝子レベルでは、H-RasV12導入で3.2倍の発現上昇が認められる(図3(b))。
テロメラーゼの活性化に伴い、β1,6分岐したN-結合型糖鎖の発現が増大することが示された(図3(a))。また、β1,6分岐糖鎖の生合成に関わる(Mgat5)の発現も増大していることも示された(図3(b))。なお、4本分岐糖鎖が総複合型糖鎖に占める割合は、グレードII以降で増加傾向にある(図3(c))。Mgat5の遺伝子レベルでは、H-RasV12導入で3.2倍の発現上昇が認められる(図3(b))。
なお、Mgat5の発現量の検討には、リアルタイムPCR法を用いた。各細胞からRNeasy Mini Kit(QIAGEN,Valencia,CA,USA)を使用してtotal RNAを抽出後、SuperScript VILO(Invitrogen,Carlsbad,CA,USA)を使用してcDNAへの逆転写を行った。リアルタイムPCRには、StepOnePlus real-time PCR system(Applied Biosystems,Foster City,CA)を使用した。Mgat5のプライマーは以下のものを使用した。
Forward 5’-GGCACCGGAACAAACTCAAC(配列番号1)
Reverse 5’-AGTGAGGGTAGCCGTCCATA(配列番号2)
Forward 5’-GGCACCGGAACAAACTCAAC(配列番号1)
Reverse 5’-AGTGAGGGTAGCCGTCCATA(配列番号2)
癌化に伴い、β1,6分岐したN-結合型糖鎖の発現が増大することは、様々な癌で報告されている有名な発現変動であり、この構造を合成する責任酵素の遺伝子であるMgat5はsrc、ErbB2、v-sis、Ras等の癌遺伝子を単独で強発現したときに発現増大することが報告されているが、今回の結果、少なくともアストロサイトにおいてはβ1,6分岐したN-結合型糖鎖の発現の増大は、テロメラーゼ活性と相関することが糖鎖発現(図3(a))及び遺伝子(Mgat5)発現解析(図3(b))から明らかになった。
(パウチマンノース型及びモノアンテナ型糖鎖)
テロメラーゼの活性化に伴い、N-結合型糖鎖であるパウチマンノース型糖鎖及びモノアンテナ型糖鎖の発現が増大することが示された(図4(a)、図4(b))。
テロメラーゼの活性化に伴い、N-結合型糖鎖であるパウチマンノース型糖鎖及びモノアンテナ型糖鎖の発現が増大することが示された(図4(a)、図4(b))。
パウチマンノース型糖鎖は無脊椎動物では広く認められるが、ヒトを含む脊椎動物では存在しないか、あっても微量しか存在しないと考えられている。非脊椎動物においてパウチマンノース型糖鎖を産生するのに必要なβ-N-アセチルヘキソサミニザーゼが脊椎動物では発見されていないため、脊椎動物における産生機序は不明である。近年、パウチマンノース型糖鎖が幹細胞や癌細胞で比較的高発現することが報告されている(非特許文献11)。モノアンテナ型糖鎖は、構造上、パウチマンノース型糖鎖の前駆体であると考えられ(図5)、今回の結果、モノアンテナ型糖鎖についてもテロメラーゼの活性化に伴い増大することが明らかになった。
(GD3)
テロメラーゼの活性化に伴い、GSL糖鎖であるGD3の発現が増大することが示された(図6)。
テロメラーゼの活性化に伴い、GSL糖鎖であるGD3の発現が増大することが示された(図6)。
GD3は、初期の発癌性形質変換で発現が増大し、浸潤、血管新生、アポトーシス及び免疫抑制の誘導に関与する可能性が報告されている(非特許文献12)が、今回の結果から、GD3の発現増大はテロメラーゼの活性化の結果であることが明らかになった。
以上より、β1,6分岐したN-結合型糖鎖、パウチマンノース型及びモノアンテナ型糖鎖並びにGD3は、テロメラーゼの活性化を反映することから、グリオーマのWHOグレードIの診断マーカーとして使用可能であることが示唆された。
(2.p53、Rb等の癌抑制遺伝子の不活化を反映する糖鎖マーカー)
SV40ERを導入したNHA-TS細胞について、N-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖及びGSL糖鎖の定量的解析を行い、以下の通り、p53、Rb等の癌抑制遺伝子の不活化を反映する糖鎖マーカーを見出した。
SV40ERを導入したNHA-TS細胞について、N-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖及びGSL糖鎖の定量的解析を行い、以下の通り、p53、Rb等の癌抑制遺伝子の不活化を反映する糖鎖マーカーを見出した。
(総N-結合型糖鎖量及び総GSL糖鎖量)
癌抑制遺伝子の不活性化に伴い、総N-結合型糖鎖量及び総GSL糖鎖量が半減することが示された(図7(a)、図7(b))。
癌抑制遺伝子の不活性化に伴い、総N-結合型糖鎖量及び総GSL糖鎖量が半減することが示された(図7(a)、図7(b))。
(フコース修飾を受けたN-結合型糖鎖)
癌抑制遺伝子の不活性化に伴い、複数のフコース修飾を受けたN-結合型糖鎖の発現が増大することが示された(図8)。
癌抑制遺伝子の不活性化に伴い、複数のフコース修飾を受けたN-結合型糖鎖の発現が増大することが示された(図8)。
グリオーマにおいてフコシル化糖鎖が増大することは報告されていたが(非特許文献13)、p53、Rb等の癌抑制遺伝子の不活化がその原因の1つであることが明らかになった。
(Ganglio(Gg)系列GSL糖鎖及びGlobo(Gb)系列GSL糖鎖)
癌抑制遺伝子の不活性化に伴い、GM1、GD1、GD3等のGg系列GSL糖鎖が激減(図9(a))し、Gb3、Gb4等のGb系列GSL糖鎖が激増することが示された(図9(b))。
アストロサイトーマで種々のGg系列糖鎖が減少し、Gb系列糖鎖が増大することが報告されている(非特許文献14)が、今回の結果から、その原因の1つがp53、Rb等の癌抑制遺伝子の不活化にあることが明らかになった。ヒトES細胞やiPS細胞はGb系列糖鎖を高発現し、分化に伴いGg系列糖鎖へスイッチングすることが報告されている(非特許文献15)が、p53、Rb等の癌抑制遺伝子の不活化及び後述するRas、AKTの活性化は、逆にGg系列糖鎖からGb系列糖鎖へのスイッチングを引き起こすことが明らかになった。これらの変動は、LacCer(Gg系列糖鎖、Gb系列糖鎖、Lact((n)Lc)系列GSL糖鎖の共通のプレカーサー)からGg系列糖鎖に生合成する責任酵素であるBeta-1,4-galactosyltransferase 1(B4GALT1)及びbeta-galactoside alpha-2,3-sialyltransferase 2(ST3GAL2)、LacCerからGb系列糖鎖に生合成する責任酵素であるalpha-1,4-galactosyltransferase(A4GALT)の遺伝子発現とよく相関していた(図10(a)~(d))。
癌抑制遺伝子の不活性化に伴い、GM1、GD1、GD3等のGg系列GSL糖鎖が激減(図9(a))し、Gb3、Gb4等のGb系列GSL糖鎖が激増することが示された(図9(b))。
アストロサイトーマで種々のGg系列糖鎖が減少し、Gb系列糖鎖が増大することが報告されている(非特許文献14)が、今回の結果から、その原因の1つがp53、Rb等の癌抑制遺伝子の不活化にあることが明らかになった。ヒトES細胞やiPS細胞はGb系列糖鎖を高発現し、分化に伴いGg系列糖鎖へスイッチングすることが報告されている(非特許文献15)が、p53、Rb等の癌抑制遺伝子の不活化及び後述するRas、AKTの活性化は、逆にGg系列糖鎖からGb系列糖鎖へのスイッチングを引き起こすことが明らかになった。これらの変動は、LacCer(Gg系列糖鎖、Gb系列糖鎖、Lact((n)Lc)系列GSL糖鎖の共通のプレカーサー)からGg系列糖鎖に生合成する責任酵素であるBeta-1,4-galactosyltransferase 1(B4GALT1)及びbeta-galactoside alpha-2,3-sialyltransferase 2(ST3GAL2)、LacCerからGb系列糖鎖に生合成する責任酵素であるalpha-1,4-galactosyltransferase(A4GALT)の遺伝子発現とよく相関していた(図10(a)~(d))。
なお、B4GALT1、ST3GAL2、A4GALTの発現量の検討には、リアルタイムPCR法を用いた。各細胞からRNeasy Mini Kit(QIAGEN,Valencia,CA,USA)を使用してtotal RNAを抽出後、SuperScript VILO(Invitrogen,Carlsbad,CA,USA)を使用してcDNAへの逆転写を行った。リアルタイムPCRには、StepOnePlus real-time PCR system(Applied Biosystems, Foster City,CA)を使用した。各プライマーは以下のものを使用した。
B4GALT1:
Forward 5’-TATCCGCATAAGACACCCGC(配列番号3)
Reverse 5’-AAGGTCTTGGTGGCAATCGT(配列番号4)
ST3GAL2:
Forward 5’-CGGGCACAACTTCATCATGA(配列番号5)
Reverse 5’-TGCCAACATCCTGCTCAAAG(配列番号6)
A4GALT:
Forward 5’-GCTAGAGATGGATTTGCAGCC(配列番号7)
Reverse 5’-CATTGCAGAGAGGTGGGGAT(配列番号8)
B4GALT1:
Forward 5’-TATCCGCATAAGACACCCGC(配列番号3)
Reverse 5’-AAGGTCTTGGTGGCAATCGT(配列番号4)
ST3GAL2:
Forward 5’-CGGGCACAACTTCATCATGA(配列番号5)
Reverse 5’-TGCCAACATCCTGCTCAAAG(配列番号6)
A4GALT:
Forward 5’-GCTAGAGATGGATTTGCAGCC(配列番号7)
Reverse 5’-CATTGCAGAGAGGTGGGGAT(配列番号8)
(フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖)
癌抑制遺伝子の不活性化に伴い、フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖が増大することが示された(図11(b)~(d))。
癌抑制遺伝子の不活性化に伴い、フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖が増大することが示された(図11(b)~(d))。
フコシル化(n)Lc系列GSL糖鎖は、NHA及びNHA-Tにはほとんど存在しないが、p53、Rb等の癌抑制遺伝子の不活化に応じて発現することが明らかになった。
(Neu5Gc含有糖鎖)
癌抑制遺伝子の不活性化に伴い、Neu5Gcの取り込み効率が激増することが示された(図12)。特に、GSL糖鎖のNeu5Gcの取り込み効率が増加していた。
癌抑制遺伝子の不活性化に伴い、Neu5Gcの取り込み効率が激増することが示された(図12)。特に、GSL糖鎖のNeu5Gcの取り込み効率が増加していた。
非ヒト型のシアル酸であるNeu5Gcは、微量ながらヒトに存在し、特に幹細胞や癌細胞に取り込まれる効率が高いことが報告されているが、その原因となる遺伝子変異に関する報告はなかった。
以上より、総N-結合型糖鎖量及び総GSL糖鎖量、フコース修飾を受けたN-結合型糖鎖、Gg系列GSL糖鎖及びGb系列GSL糖鎖、フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖並びにNeu5Gc含有糖鎖は、p53、Rb等の癌抑制遺伝子の不活化を反映することから、グリオーマのWHOグレードIIの診断マーカーとして使用可能であることが示唆された。
(3.Rasの活性化を反映する糖鎖マーカー)
RASV12を導入したNHA-TSR細胞について、N-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖及びGSL糖鎖の定量的解析を行い、以下の通り、Rasの活性化を反映する糖鎖マーカーを見出した。
RASV12を導入したNHA-TSR細胞について、N-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖及びGSL糖鎖の定量的解析を行い、以下の通り、Rasの活性化を反映する糖鎖マーカーを見出した。
(Bisect GlcNAc型N-結合型糖鎖)
Rasの活性化に伴い、Bisect GlcNAc型N-結合型糖鎖の発現が増大することが示された(図13(a))。また、Mgat3の発現も増大していることも示された(図13(b))。なお、Mgat3の発現量の検討については、前述のMgat5の発現量の検討と同様に行ったが、Mgat3のプライマーについては以下のものを使用した。
Forward 5’-GCCGCGTCATCAACGCCATCAA(配列番号9)
Reverse 5’-CAGGTAGTCGTCGGCGATCCA(配列番号10)
Rasの活性化に伴い、Bisect GlcNAc型N-結合型糖鎖の発現が増大することが示された(図13(a))。また、Mgat3の発現も増大していることも示された(図13(b))。なお、Mgat3の発現量の検討については、前述のMgat5の発現量の検討と同様に行ったが、Mgat3のプライマーについては以下のものを使用した。
Forward 5’-GCCGCGTCATCAACGCCATCAA(配列番号9)
Reverse 5’-CAGGTAGTCGTCGGCGATCCA(配列番号10)
グリオーマにおいてBisect GlcNAc型のN-結合型糖鎖の発現が増大することが報告されている(非特許文献16)が、今回の結果より、Bisect GlcNAc型のN-結合型糖鎖の発現変動は、Rasの活性化と相関することが初めて明らかになった。
(α2,6結合したシアル酸を有するN-結合型糖鎖)
Rasの活性化に伴い、α2,6結合したシアル酸を有するN-結合型糖鎖の発現が増大することが示された(A1及びA2:図14(a)、A1F及びA2F:図14(b))。
Rasの活性化に伴い、α2,6結合したシアル酸を有するN-結合型糖鎖の発現が増大することが示された(A1及びA2:図14(a)、A1F及びA2F:図14(b))。
6’-sialyl化糖鎖を生合成するST6Gal-Iは、N-ras及びH-rasによってRafGEFシグナリングを介して制御されることが報告されている(非特許文献17-20)が、その結果を支持するように、Rasの活性化により、6’-sialyl化糖鎖の発現が増大する結果が得られた。
(コア2型のO-結合型糖鎖)
Rasの活性化に伴い、コア2型O-結合型糖鎖の発現が大幅に低下することが示された(図15)。
Rasの活性化に伴い、コア2型O-結合型糖鎖の発現が大幅に低下することが示された(図15)。
コア2型糖鎖の激減(図15)はコア2型O-結合型糖鎖の生合成が抑制された結果と考えられ、コア2構造のプレカーサーであるT抗原の蓄積が、di-sialyl T抗原の発現増大につながる(図16)。コア2型からT抗原への構造変化については、乳癌においても報告があり、これもRasの活性化の結果である可能性が今回の結果から示唆される。
(Gg系列GSL糖鎖及びGb系列GSL糖鎖)
Rasの活性化に伴い、Gg系列GSL糖鎖(GM1、GD1、GD3等)が激減し、Gb系列GSL糖鎖(Gb3、Gb4等)が激増することが示された(図9(a)、図9(b))。
Rasの活性化に伴い、Gg系列GSL糖鎖(GM1、GD1、GD3等)が激減し、Gb系列GSL糖鎖(Gb3、Gb4等)が激増することが示された(図9(a)、図9(b))。
SV40ERの導入に引き続き、Gg系列GSL糖鎖からGb系列GSL糖鎖へのスイッチングは、不死化から癌化の過程で継続して起きることが示された。
(SSEA-3(Gb5)、SSEA-4及びGalβ1-4GlcNAcβ1-6(Galβ1-3)GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glc)
Rasの活性化に伴いGSL糖鎖であるSSEA-3(Gb-5、SSEA-4の前駆体)、SSEA-4及びGb系列GSL糖鎖のGalβ1-4GlcNAcβ1-6(Galβ1-3)GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glcの発現が増大することが示された(図17(a)、図17(b)、図18)。
Rasの活性化に伴いGSL糖鎖であるSSEA-3(Gb-5、SSEA-4の前駆体)、SSEA-4及びGb系列GSL糖鎖のGalβ1-4GlcNAcβ1-6(Galβ1-3)GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glcの発現が増大することが示された(図17(a)、図17(b)、図18)。
SSEA-4はグリオーマのマーカー候補として報告されている(非特許文献21)が、Rasの活性化に伴い発現増大することが明らかになった(図17(b))。また、SSEA-3(SSEA-4の前駆体)も、SSEA-4と同様に、Rasで発現が激増することが明らかになった(図17(a))。SSEA-3/4と類似した発現動態を示す糖脂質として、Gb系列GSL糖鎖のGalβ1-4GlcNAcβ1-6(Galβ1-3)GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glcが同定された(図18)。
(コアフコース)
FUT1~FUT9(fucosyltransferase 1~9)の発現量を検証した結果、Rasの活性化に伴い、N-結合型糖鎖のコアフコシル化の責任酵素であるFUT8(fucosyltransferase 8)の発現増大がみられた(図19(h))。このことから、Rasの活性化に伴い、コアフコース(フコース修飾を受けたN-結合型糖鎖)の発現が増大することが示唆された。
FUT1~FUT9(fucosyltransferase 1~9)の発現量を検証した結果、Rasの活性化に伴い、N-結合型糖鎖のコアフコシル化の責任酵素であるFUT8(fucosyltransferase 8)の発現増大がみられた(図19(h))。このことから、Rasの活性化に伴い、コアフコース(フコース修飾を受けたN-結合型糖鎖)の発現が増大することが示唆された。
なお、FUT1~9(fucosyltransferase 1~9)の発現量の検討には、リアルタイムPCR法を用いた。各細胞からRNeasy Mini Kit(QIAGEN,Valencia,CA,USA)を使用してtotal RNAを抽出後、SuperScript VILO(Invitrogen,Carlsbad,CA,USA)を使用してcDNAへの逆転写を行った。リアルタイムPCRには、StepOnePlus real-time PCR system(Applied Biosystems, Foster City,CA)を使用した。各プライマーは以下のものを使用した。
FUT1:
Forward 5’-AACGCCTCCTCTTCCTGTC(配列番号11)
Reverse 5’-TGGGGTAGACAGTCCAGGTG(配列番号12)
FUT2:
Forward 5’-AAGCCATGTGGGAGTTACCG(配列番号13)
Reverse 5’-GCGGCCTATTGCATTGATCG(配列番号14)
FUT3:
Forward 5’-GCCGACCGCAAGGTGTAC(配列番号15)
Reverse 5’-TCCAGGTGCTGGCAGTTAG(配列番号16)
FUT4:
Forward 5’-GGTCTATCGCCGCTACTTCC(配列番号17)
Reverse 5’-AGTTCCGTATGCTCTTGGGC(配列番号18)
FUT5:
Forward 5’-CCAAGGGAGCTGGATGTGTT(配列番号19)
Reverse 5’-CCGAGGTCACACCCATAGTG(配列番号20)
FUT6:
Forward 5’-GTCCCGCTTCCCAGACAGCACAGG(配列番号21)
Reverse 5’-TGAACCAAGCCGCTATGCCGCGTG(配列番号22)
FUT7:
Forward 5’-GGAACGTTTCTGTGCCATCT(配列番号23)
Reverse 5’-TGAAACCAACCCTCAAGGTC(配列番号24)
FUT8:
Forward 5’-CAAGTGGTCGAGCTTCCCAT(配列番号25)
Reverse 5’-TTTCTAGCCAAGGCTGTGGG(配列番号26)
FUT9:
Forward 5’-TGGAATCAGCCAGCTCTGTG(配列番号27)
Reverse 5’-CAAAGGTCTGCCCAAATGGC(配列番号28)
FUT1:
Forward 5’-AACGCCTCCTCTTCCTGTC(配列番号11)
Reverse 5’-TGGGGTAGACAGTCCAGGTG(配列番号12)
FUT2:
Forward 5’-AAGCCATGTGGGAGTTACCG(配列番号13)
Reverse 5’-GCGGCCTATTGCATTGATCG(配列番号14)
FUT3:
Forward 5’-GCCGACCGCAAGGTGTAC(配列番号15)
Reverse 5’-TCCAGGTGCTGGCAGTTAG(配列番号16)
FUT4:
Forward 5’-GGTCTATCGCCGCTACTTCC(配列番号17)
Reverse 5’-AGTTCCGTATGCTCTTGGGC(配列番号18)
FUT5:
Forward 5’-CCAAGGGAGCTGGATGTGTT(配列番号19)
Reverse 5’-CCGAGGTCACACCCATAGTG(配列番号20)
FUT6:
Forward 5’-GTCCCGCTTCCCAGACAGCACAGG(配列番号21)
Reverse 5’-TGAACCAAGCCGCTATGCCGCGTG(配列番号22)
FUT7:
Forward 5’-GGAACGTTTCTGTGCCATCT(配列番号23)
Reverse 5’-TGAAACCAACCCTCAAGGTC(配列番号24)
FUT8:
Forward 5’-CAAGTGGTCGAGCTTCCCAT(配列番号25)
Reverse 5’-TTTCTAGCCAAGGCTGTGGG(配列番号26)
FUT9:
Forward 5’-TGGAATCAGCCAGCTCTGTG(配列番号27)
Reverse 5’-CAAAGGTCTGCCCAAATGGC(配列番号28)
以上より、Bisect GlcNAc型N-結合型糖鎖、コア2型のO-結合型糖鎖、Gg系列GSL糖鎖及びGb系列GSL糖鎖、並びにSSEA-3、SSEA-4、Galβ1-4GlcNAcβ1-6(Galβ1-3)GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glc及びコアフコースは、Rasの活性化を反映することから、グリオーマのWHOグレードIIIの診断マーカーとして使用可能であることが示唆された。
(4.AKTの活性化を反映する糖鎖マーカー)
AKTを導入したNHA-TSRA細胞について、N-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖及びGSL糖鎖の定量的解析を行い、以下の通り、AKTの活性化を反映する糖鎖マーカーを見出した。
AKTを導入したNHA-TSRA細胞について、N-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖及びGSL糖鎖の定量的解析を行い、以下の通り、AKTの活性化を反映する糖鎖マーカーを見出した。
(フコース修飾を受けたN-結合型糖鎖)
AKTの活性化に伴い、複数のフコース修飾を受けたN-結合型糖鎖の発現が増大することが示された(図8)。
AKTの活性化に伴い、複数のフコース修飾を受けたN-結合型糖鎖の発現が増大することが示された(図8)。
グリオーマにおいてフコシル化糖鎖が増大することは報告されていた(非特許文献22が、p53、Rb等の癌抑制遺伝子の不活化に加え、AKTの活性化がその大きな原因の1つであることが明らかになった。
((n)Lc系列GSL糖鎖)
AKTの活性化に伴い、(n)Lc系列GSL糖鎖が激増することが示された(図7(b)、図9(c))。
AKTの活性化に伴い、(n)Lc系列GSL糖鎖が激増することが示された(図7(b)、図9(c))。
(フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖)
AKTの活性化に伴い、(n)Lc系列GSL糖鎖のフコシル化が激増することが示された(図11(b)~(d))。
AKTの活性化に伴い、(n)Lc系列GSL糖鎖のフコシル化が激増することが示された(図11(b)~(d))。
グリオーマにおいてN-結合型糖鎖のフコシル化糖鎖が増大することは報告されていた(非特許文献22)が、GSL糖鎖のフコシル化の発現増大に関する報告はされていない。
(n)Lc系列GSL糖鎖についてさらに詳細に検証した結果、AKTの活性化に伴い、GSL-21、GSL-33、GSL-35、GSL-38及びGSL-47の発現が増大することが示された(図20(a)~(e))。
(Bisect GlcNAc型N-結合型糖鎖及びα2,6結合したシアル酸を有するN-結合型糖鎖)
AKTの活性化に伴い、Rasの活性化で一旦上昇したBisect GlcNAc型N-結合型糖鎖及びα2,6結合したシアル酸を有するN-結合型糖鎖の発現が激減することが示された(図13(a)、図13(b)、図14(a)、図14(b))。
AKTの活性化に伴い、Rasの活性化で一旦上昇したBisect GlcNAc型N-結合型糖鎖及びα2,6結合したシアル酸を有するN-結合型糖鎖の発現が激減することが示された(図13(a)、図13(b)、図14(a)、図14(b))。
Rasの活性化に伴い発現量が増大したこれらの糖鎖は、AKTの活性化に伴う悪性度の増大に伴い、一転して激減する。胃癌の場合、Bisect GlcNAc型N-結合型糖鎖の発現の増大と、細胞-細胞間接着の増大と、の間に相関のあることが報告されている。また、結腸癌及び乳癌の場合、6’-sialyl化糖鎖の発現の増大と、細胞-ECM間接着の増大と、の間に相関のあることが報告されている。癌化の過程で、細胞間接着、細胞-ECM間接着の制御の一端が、これら糖鎖修飾を介して行われている構図が示唆される。
(Lewis B[(Fucα1→2)Galβ1→3(Fucα1→4)GlcNAc)]構造を有する糖鎖、Lewis Y[(Fucα1→2)Galβ1→4(Fucα1→3)GlcNAc)]構造を有する糖鎖)
FUT1~FUT9の発現量を検証した結果、AKTの活性化に伴い、α1,2による末端のフコシル化に関与するFUT1、α1,3/4によるフコシル化に関与するFUT3、及びα1,3結合に関与するFUT5の発現増大がみられた(図19(a)、(c)、(e))。このことから、AKTの活性化に伴い、Lewis B[(Fucα1→2)Galβ1→3(Fucα1→4)GlcNAc)]構造を有する糖鎖、Lewis Y[(Fucα1→2)Galβ1→4(Fucα1→3)GlcNAc)(いずれもフコース修飾を受けたN-結合型糖鎖)の発現が増大することが示唆された。
FUT1~FUT9の発現量を検証した結果、AKTの活性化に伴い、α1,2による末端のフコシル化に関与するFUT1、α1,3/4によるフコシル化に関与するFUT3、及びα1,3結合に関与するFUT5の発現増大がみられた(図19(a)、(c)、(e))。このことから、AKTの活性化に伴い、Lewis B[(Fucα1→2)Galβ1→3(Fucα1→4)GlcNAc)]構造を有する糖鎖、Lewis Y[(Fucα1→2)Galβ1→4(Fucα1→3)GlcNAc)(いずれもフコース修飾を受けたN-結合型糖鎖)の発現が増大することが示唆された。
なお、FUT1~FUT9の発現量の検討は、前述と同様に行った。
以上より、フコース修飾を受けたN-結合型糖鎖、(n)Lc系列GSL糖鎖、フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖、GSL-21、GSL-33、GSL-35、GSL-38及びGSL-47、並びにBisect GlcNAc型N-結合型糖鎖、α2,6結合したシアル酸を有するN-結合型糖鎖、Lewis B[(Fucα1→2)Galβ1→3(Fucα1→4)GlcNAc)]構造を有する糖鎖及びLewis Y[(Fucα1→2)Galβ1→4(Fucα1→3)GlcNAc)]構造を有する糖鎖は、AKTの活性化を反映することから、グリオーマのWHOグレードIVの診断マーカーとして使用可能であることが示唆された。
(各細胞の(n)LC系列GSL糖鎖の代謝マップ作成)
(n)LC系列GSL糖鎖について、各細胞で検出された糖鎖の種類から代謝マップを作成した(NHA:図21、NHA-T:図22、NHA-TS:図23、NHA-TSAR:図24、NHA-TSARA:図25)。
(n)LC系列GSL糖鎖について、各細胞で検出された糖鎖の種類から代謝マップを作成した(NHA:図21、NHA-T:図22、NHA-TS:図23、NHA-TSAR:図24、NHA-TSARA:図25)。
細胞間の代謝マップを比較することで、糖鎖の発現変動を個々の糖鎖ではなく、代謝経路の流れの中で理解することができる。(n)LC系列GSL糖鎖の場合、NHAではsialy-(n)Lc4が最も主要な糖鎖で、次いでLc5及びLc6並びにその伸長又は分岐してpolyLacNAc構造を有する糖鎖、さらにシアリル化を受けた糖鎖及び微量のフコシル化を受けた糖鎖で構成されていた。hTERTの導入が(n)Lc系列GSL糖鎖の代謝マップに与える影響は比較的軽微だが、フコシル化糖鎖が消失することがわかる。SV40ERの導入によって、種々のフコシル化を受けた糖鎖の発現を認め、H-RasV12の導入で伸長又は分岐したPolyNAc構造が減少した。myrAKTの導入はpolyLAc構造の増大をもたらし、フコシル化の増大により構造のバリエーションを大幅に増大することが視覚的に理解できる。
(各糖鎖の発現変動)
上述の通り、グリオーマにおいて、糖鎖の発現変動の多くを、不死化・癌化モデルアストロサイトで検出することができた。また、個々の糖鎖の発現変動について、遺伝子の発現変動との因果関係を明らかにすることができた(図26)。
上述の通り、グリオーマにおいて、糖鎖の発現変動の多くを、不死化・癌化モデルアストロサイトで検出することができた。また、個々の糖鎖の発現変動について、遺伝子の発現変動との因果関係を明らかにすることができた(図26)。
以上より、本実施例で得られた糖鎖マーカーは、グリオーマの診断マーカーとして有用であることが示唆された。
(実施例3)
臨床検体を用いて悪性グリオーマの糖鎖関連マーカー(N-結合型糖鎖)を探索した。
臨床検体を用いて悪性グリオーマの糖鎖関連マーカー(N-結合型糖鎖)を探索した。
臨床検体の試料について、以下に示す。
計107個のN-結合型糖鎖を定量解析し、相対定量の結果をクラスター解析した。
階層型クラスタリング分析法について説明する。クラスタリング分析は、階層型クラスター化法(Eisen MB,et al.PNAS,1998)を用いて行った。検体のクラスタリングについては、Cluster 3.0ソフトウエア(http://www.eisenlab.org/eisen/)用いて、細胞間で、検出されたすべての糖鎖の測定値に基づき、類似性を計算した。デンドログラム及びヒートマップは、TreeViewソフトウエアversion 1.60(http://www.eisenlab.org/eisen/)を用いて作成した。
図27~33において、N-結合型糖鎖は5桁の数字で表され、この5桁の数字は、(Hex)a(HexNAc)b(Fuc)c(Neu5Ac)d(Neu5Gc)e+core(Man3GlcNAc2)のa~eを表している。例えば、図中「12210C」で表されるN-結合型糖鎖は、(Hex)1(HexNAc)2(Fuc)2(Neu5Ac)1+core(Man3GlcNAc2)の構造を有する。N-結合型糖鎖を表す5桁の数字については、以下の明細書において同様である。
図29、図30、図32-図33において、横軸については、左端のカラムから順に以下の内容を表す。
「Ctrl=購入した非GBM組織の非腫瘍部位」
「1_II=症例番号1、ステージII(初発時)」
「1_IV=症例番号1、ステージIV(悪性転化時)」
「2_II=症例番号2、ステージII(初発時)」
「2_IV=症例番号2、ステージIV(悪性転化時)」
「3_III=症例番号3、ステージIII(初発時)」
「3_IV=症例番号3、ステージIV(悪性転化時)」
「4_III=症例番号4、ステージIII(初発時)」
「4_IV=症例番号4、ステージIV(悪性転化時)」
「5IV_1=症例番号5、ステージIV(初発時)」
「5IV_2=症例番号5、ステージIV(再発時)」
「6IV=症例番号6、ステージIV(初発時)」
「7IV_1=症例番号7、ステージIV(初発時)」
「7IV_2=症例番号7、ステージIV(再発時)」
「8IV_1=症例番号8、ステージIV(初発時)」
「8_IV2=症例番号8、ステージIV(再発時)」
「Ctrl=購入した非GBM組織の非腫瘍部位」
「1_II=症例番号1、ステージII(初発時)」
「1_IV=症例番号1、ステージIV(悪性転化時)」
「2_II=症例番号2、ステージII(初発時)」
「2_IV=症例番号2、ステージIV(悪性転化時)」
「3_III=症例番号3、ステージIII(初発時)」
「3_IV=症例番号3、ステージIV(悪性転化時)」
「4_III=症例番号4、ステージIII(初発時)」
「4_IV=症例番号4、ステージIV(悪性転化時)」
「5IV_1=症例番号5、ステージIV(初発時)」
「5IV_2=症例番号5、ステージIV(再発時)」
「6IV=症例番号6、ステージIV(初発時)」
「7IV_1=症例番号7、ステージIV(初発時)」
「7IV_2=症例番号7、ステージIV(再発時)」
「8IV_1=症例番号8、ステージIV(初発時)」
「8_IV2=症例番号8、ステージIV(再発時)」
クラスター解析の結果を図27に示す。グレードII(症例番号1の初発時及び症例番号2の初発時の2例)は相互に良く似ており、非腫瘍部位の近くに分類された。グレードIVは相互に良く似ており、グレードII及び非腫瘍部位とは明らかに異なった。グレードIII(症例番号3の初発時及び症例番号4の初発時の2例)のうち、1例はグレードII/非腫瘍部と、他の一例はグレードIVのグループに分類された。このように、N-結合型糖鎖のプロファイリングによってグレードIIとグレードIVとは明瞭に区別された。
悪性化に伴い増加するN-結合型糖鎖について、図28-30に示す。
クラスター解析において、図28の枠で囲った部分のN-結合型糖鎖は、腫瘍部位(グレードII)及び正常部位での発現が少なく、腫瘍部位(グレードIV)での発現が高いものとして分類することができた。この中には図29に示すようなシアリル化複合型N-結合型糖鎖が多数含まれていた。図29に、個々のシアリル化複合型N-結合型糖鎖の発現変動を示す。特に、22020C(図29(b))、33030C(図29(g))、33130C(図29(j))等は、グレードIIからグレードIIIへの変化で発現が増大していることから、特異性が高いマーカー候補として期待できる。以上より、シアリル化複合型N-結合型糖鎖である22020C、33030C、33130Cの発現が低減している場合にはグレードI/IIと診断することができ、22020C、33030C、33130Cの発現が増大している場合にはグレードIII/IVと診断することができ、22020C、33030C、33130Cはグリオーマの進行度の評価に有用であることが示唆された。また、22020C、33030C、33130Cは、特に、グリオーマのグレードIIとグレードIIIとの判別に有用であることが示された。
また、クラスター解析において、図28の枠で囲った部分のN-結合型糖鎖は、前述の通り、腫瘍部位(グレードII)及び正常部位での発現が少なく、腫瘍部位(グレードIV)での発現が高いものとして分類することができた。この中には図30に示すようなバイセクト型N-結合型糖鎖が含まれていた。図30に、個々のバイセクト型N-結合型糖鎖の発現変動を示す。特に、中性のバイセクト型N-結合型糖鎖である、23110C(図30(c))、23120C(図30(d))、34000C(図30(e))、34100C(図30(f))は、グレードIIからグレードIIIへの変化で発現が増大していることから、特異性が高いマーカー候補として期待できる。以上より、中性のバイセクト型N-結合型糖鎖である23110C、23120C、34000C、34100Cの発現が低減している場合にはグレードI/IIと診断することができ、23110C、23120C、34000C、34100Cの発現が増大している場合にはグレードIII/IVと診断することができ、23110C、23120C、34000C、34100Cはグリオーマの進行度の評価に有用であることが示唆された。また、23110C、23120C、34000C、34100Cは、特に、グリオーマのグレードIIとグレードIIIとの判別に有用であることが示された。実施例2でのモデル細胞を用いた検討においても、バイセクト型N-結合型糖鎖は、グレードII(TS)からグレードIII(TSR)への変化で発現が増大することが示されており(図13(a))、これは本実施例での結果と一致するものであった。
悪性化に伴い減少するN-結合型糖鎖について、図31-33に示す。
クラスター解析において、図31の枠で囲った部分のN-結合型糖鎖は、腫瘍部位(グレードII)や正常部位での発現が高く、腫瘍部位(グレードIV)での発現の低いものとして分類することができた。この中には図32に示すようなFucを2つ有する中性の2本鎖複合型糖鎖及びFucを有する中性のハイブリッド型糖鎖、並びに図33に示すような複数のFucを有する中性のバイセクト型糖鎖が含まれていた。
図32(a)、(b)に、Fucを2つ有する中性の2本鎖複合型N-結合型糖鎖の発現変動を示す。中性のFucを2つ有する2本鎖複合型糖鎖である12200C(図32(a))、22200C(図32(b))は、グレードIIからグレードIIIへの変化で発現が低減していることから、特異性が高いマーカー候補として期待できる。以上より、12200C、22200Cの発現が増大している場合にはグレードI/IIと診断することができ、12200C、22200Cの発現が低減している場合にはグレードIII/IVと診断することができ、12200C、22200Cはグリオーマの進行度の評価に有用であることが示唆された。また、12200C、22200Cは、特に、グリオーマのグレードIIとグレードIIIとの判別に有用であることが示された。実施例2でのモデル細胞を用いた検討においても、フコース修飾を受けたN-結合型糖鎖は、グレードII(TS)からグレードIII(TSR)への変化で発現が低減することが示されており(図8)、これは本実施例での結果と一致するものであった。
図32(c)-(g)に、Fucを有する中性のハイブリッド型N-結合型糖鎖の発現変動を示す。Fucを有する中性のハイブリッド型N-結合型糖鎖である21200C(図32(c))、31100C(図32(d))、31200C(図32(e))、32200C(図32(f))、32100C(図32(g))は、グレードIIからグレードIII/IVへの変化で発現が低減していることから、特異性が高いマーカー候補として期待できる。以上より、21200C、31100C、31200C、32200C、32100Cの発現が増大している場合にはグレードI/IIと診断することができ、21200C、31100C、31200C、32200C、32100Cの発現が低減している場合にはグレードIII/IVと診断することができ、21200C、31100C、31200C、32200C、32100Cはグリオーマの進行度の評価に有用であることが示唆された。また、21200C、31100C、31200C、32200C、32100Cは、特に、グリオーマのグレードIIとグレードIIIとの判別に有用であることが示された。実施例2でのモデル細胞を用いた検討においても、フコース修飾を受けたN-結合型糖鎖は、グレードII(TS)からグレードIII(TSR)への変化で発現が低減することが示されており(図8)、これは本実施例での結果と一致するものであった。
図33に、複数のFucを有する中性のバイセクト型N-結合型糖鎖の発現変動を示す。Fucを有する中性のバイセクト型N-結合型糖鎖である13200C(図33(a))、14200C(図33(b))、及び24200C(図33(e))は、グレードIIからグレードIII/IVへの変化で発現が低減していることから、特異性が高いマーカー候補として期待できる。以上より、13200C、14200C及び24200Cの発現が増大している場合にはグレードI/IIと診断することができ、13200C、14200C及び24200Cの発現が低減している場合にはグレードIII/IVと診断することができ、13200C、14200C及び24200Cはグリオーマの進行度の評価に有用であることが示唆された。また、13200C、14200C及び24200Cは、特に、グリオーマのグレードIIとグレードIIIとの判別に有用であることが示された。
また、複数のFucを有する中性のバイセクト型N-結合型糖鎖である23200C(図33(c))及び23300C(図33(d))は、グレードIIで一過性に発現が大幅に増大していることから、特異性が高いマーカー候補として期待できる。以上より、23200C及び23300Cの発現が増大している場合にはグレードIIと診断することができ、23200C及び23300Cの発現が低減している場合にはグレードI/III/IVと診断することができ、23200C及び23300Cはグリオーマの進行度の評価に有用であることが示唆された。また、23200C及び23300Cは、特に、グリオーマのグレードIIとグレードIIIとの判別に有用であることが示された。
なお、本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
本出願は、2014年8月8日に出願された日本国特許出願2014-163222号に基づくものであり、その明細書、特許請求の範囲、図面および要約書を含むものである。上記日本国特許出願における開示は、その全体が本明細書中に参照として含まれる。
Claims (23)
- (Hex)2(HexNAc)2(Neu5Ac)2+core、(Hex)3(HexNAc)3(Neu5Ac)3+core及び(Hex)3(HexNAc)3(Fuc)1(Neu5Ac)3+coreからなる群より少なくとも1つ選択されるシアリル化複合型N-結合型糖鎖、(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)1(Neu5Ac)1+core、(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)1(Neu5Ac)2+core、(Hex)3(HexNAc)4+core、及び(Hex)3(HexNAc)4(Fuc)1+coreからなる群より少なくとも1つ選択される中性のバイセクト型N-結合型糖鎖、(Hex)1(HexNAc)2(Fuc)2+core及び(Hex)2(HexNAc)2(Fuc)2+coreからなる群より少なくとも1つ選択されるFucを2つ有する中性の2本鎖複合型N-結合型糖鎖、(Hex)2(HexNAc)1(Fuc)2+core、(Hex)3(HexNAc)1(Fuc)1+core、(Hex)3(HexNAc)1(Fuc)2+core、(Hex)3(HexNAc)2(Fuc)2+core及び(Hex)3(HexNAc)2(Fuc)1+coreからなる群より少なくとも1つ選択されるFucを有する中性のハイブリッド型N-結合型糖鎖、(Hex)1(HexNAc)3(Fuc)2+core、(Hex)1(HexNAc)4(Fuc)2+core、(Hex)2(HexNAc)4(Fuc)2+core、(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)2+core及び(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)3+coreからなる群より少なくとも1つ選択される複数のFucを有する中性のバイセクト型N-結合型糖鎖、モノアンテナ型糖鎖、総N-結合型糖鎖、総GSL糖鎖、フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖、コア2型O-結合型糖鎖、Galβ1-4GlcNAcβ1-6(Galβ1-3)GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glc、(n)Lc系列GSL糖鎖、GSL-21、GSL-33、GSL-35、GSL-38並びにGSL-47からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖からなるグリオーマの診断マーカー。
- 前記糖鎖は、(Hex)2(HexNAc)2(Neu5Ac)2+core、(Hex)3(HexNAc)3(Neu5Ac)3+core及び(Hex)3(HexNAc)3(Fuc)1(Neu5Ac)3+coreからなる群より少なくとも1つ選択されるシアリル化複合型N-結合型糖鎖、(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)1(Neu5Ac)1+core、(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)1(Neu5Ac)2+core、(Hex)3(HexNAc)4+core、及び(Hex)3(HexNAc)4(Fuc)1+coreからなる群より少なくとも1つ選択される中性のバイセクト型N-結合型糖鎖、(Hex)1(HexNAc)2(Fuc)2+core及び(Hex)2(HexNAc)2(Fuc)2+coreからなる群より少なくとも1つ選択されるFucを2つ有する中性の2本鎖複合型N-結合型糖鎖、(Hex)2(HexNAc)1(Fuc)2+core、(Hex)3(HexNAc)1(Fuc)1+core、(Hex)3(HexNAc)1(Fuc)2+core、(Hex)3(HexNAc)2(Fuc)2+core及び(Hex)3(HexNAc)2(Fuc)1+coreからなる群より少なくとも1つ選択されるFucを有する中性のハイブリッド型N-結合型糖鎖、並びに(Hex)1(HexNAc)3(Fuc)2+core、(Hex)1(HexNAc)4(Fuc)2+core、(Hex)2(HexNAc)4(Fuc)2+coreからなる群より少なくとも1つ選択される複数のFucを有する中性のバイセクト型N-結合型糖鎖からなる群より少なくとも1つ選択され、
グリオーマのWHOグレードI及びIIとグリオーマのWHOグレードIII及びIVとを判別するために用いられる、
ことを特徴とする請求項1に記載の診断マーカー。 - 前記糖鎖は、(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)2+core及び(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)3+coreからなる群より少なくとも1つ選択される複数のFucを有する中性のバイセクト型N-結合型糖鎖であり、
グリオーマのWHOグレードIIとグリオーマのWHOグレードI、III及びIVとを判別するために用いられる、
ことを特徴とする請求項1に記載の診断マーカー。 - 前記糖鎖は、モノアンテナ型糖鎖であり、
グリオーマのWHOグレードIの診断のために用いられる、
ことを特徴とする請求項1に記載の診断マーカー。 - 前記糖鎖は、総N-結合型糖鎖、総GSL糖鎖及びフコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖からなる群より少なくとも1つ選択され、
グリオーマのWHOグレードIIの診断のために用いられる、
ことを特徴とする請求項1に記載の診断マーカー。 - 前記糖鎖は、コア2型O-結合型糖鎖及びGalβ1-4GlcNAcβ1-6(Galβ1-3)GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glcより少なくとも1つ選択され、
グリオーマのWHOグレードIIIの診断のために用いられる、
ことを特徴とする請求項1に記載の診断マーカー。 - 前記糖鎖は、(n)Lc系列GSL糖鎖、フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖、GSL-21、GSL-33、GSL-35、GSL-38及びGSL-47からなる群より少なくとも1つ選択され、
グリオーマのWHOグレードIVの診断のために用いられる、
ことを特徴とする請求項1に記載の診断マーカー。 - (Hex)2(HexNAc)2(Neu5Ac)2+core、(Hex)3(HexNAc)3(Neu5Ac)3+core及び(Hex)3(HexNAc)3(Fuc)1(Neu5Ac)3+coreからなる群より少なくとも1つ選択されるシアリル化複合型N-結合型糖鎖、(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)1(Neu5Ac)1+core、(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)1(Neu5Ac)2+core、(Hex)3(HexNAc)4+core、及び(Hex)3(HexNAc)4(Fuc)1+coreからなる群より少なくとも1つ選択される中性のバイセクト型N-結合型糖鎖、(Hex)1(HexNAc)2(Fuc)2+core及び(Hex)2(HexNAc)2(Fuc)2+coreからなる群より少なくとも1つ選択されるFucを2つ有する中性の2本鎖複合型N-結合型糖鎖、(Hex)2(HexNAc)1(Fuc)2+core、(Hex)3(HexNAc)1(Fuc)1+core、(Hex)3(HexNAc)1(Fuc)2+core、(Hex)3(HexNAc)2(Fuc)2+core及び(Hex)3(HexNAc)2(Fuc)1+coreからなる群より少なくとも1つ選択されるFucを有する中性のハイブリッド型N-結合型糖鎖、並びに(Hex)1(HexNAc)3(Fuc)2+core、(Hex)1(HexNAc)4(Fuc)2+core、(Hex)2(HexNAc)4(Fuc)2+coreからなる群より少なくとも1つ選択される複数のFucを有する中性のバイセクト型N-結合型糖鎖からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖からなる、グリオーマのWHOグレードI及びIIとグリオーマのWHOグレードIII及びIVとを判別するための診断マーカー。
- (Hex)2(HexNAc)3(Fuc)2+core及び(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)3+coreからなる群より少なくとも1つ選択される複数のFucを有する中性のバイセクト型N-結合型糖鎖からなる、グリオーマのWHOグレードIIとグリオーマのWHOグレードI、III及びIVとを判別するための診断マーカー。
- β1,6分岐したN-結合型糖鎖、パウチマンノース型糖鎖、モノアンテナ型糖鎖及びGD3からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖からなるグリオーマのWHOグレードIの診断マーカー。
- 総N-結合型糖鎖、総GSL糖鎖、フコース修飾を受けたN-結合型糖鎖、Gg系列GSL糖鎖、Gb系列GSL糖鎖、フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖及びNeu5Gc含有糖鎖からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖からなるグリオーマのWHOグレードIIの診断マーカー。
- Bisect GlcNAc型N-結合型糖鎖、コア2型O-結合型糖鎖、Gg系列GSL糖鎖、Gb系列GSL糖鎖、SSEA-3、SSEA-4、Galβ1-4GlcNAcβ1-6(Galβ1-3)GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glc及びコアフコースからなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖からなるグリオーマのWHOグレードIIIの診断マーカー。
- フコース修飾を受けたN-結合型糖鎖、(n)Lc系列GSL糖鎖、フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖、GSL-21、GSL-33、GSL-35、GSL-38、GSL-47、Bisect GlcNAc型N-結合型糖鎖、α2,6結合したシアル酸を有するN-結合型糖鎖、Lewis B[(Fucα1→2)Galβ1→3(Fucα1→4)GlcNAc)]構造を有する糖鎖及びLewis Y[(Fucα1→2)Galβ1→4(Fucα1→3)GlcNAc)]構造を有する糖鎖からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖からなるグリオーマのWHOグレードIVの診断マーカー。
- 被験者由来の試料中の(Hex)2(HexNAc)2(Neu5Ac)2+core、(Hex)3(HexNAc)3(Neu5Ac)3+core及び(Hex)3(HexNAc)3(Fuc)1(Neu5Ac)3+coreからなる群より少なくとも1つ選択されるシアリル化複合型N-結合型糖鎖、(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)1(Neu5Ac)1+core、(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)1(Neu5Ac)2+core、(Hex)3(HexNAc)4+core、及び(Hex)3(HexNAc)4(Fuc)1+coreからなる群より少なくとも1つ選択される中性のバイセクト型N-結合型糖鎖、(Hex)1(HexNAc)2(Fuc)2+core及び(Hex)2(HexNAc)2(Fuc)2+coreからなる群より少なくとも1つ選択されるFucを2つ有する中性の2本鎖複合型N-結合型糖鎖、(Hex)2(HexNAc)1(Fuc)2+core、(Hex)3(HexNAc)1(Fuc)1+core、(Hex)3(HexNAc)1(Fuc)2+core、(Hex)3(HexNAc)2(Fuc)2+core及び(Hex)3(HexNAc)2(Fuc)1+coreからなる群より少なくとも1つ選択されるFucを有する中性のハイブリッド型N-結合型糖鎖、並びに(Hex)1(HexNAc)3(Fuc)2+core、(Hex)1(HexNAc)4(Fuc)2+core、(Hex)2(HexNAc)4(Fuc)2+coreからなる群より少なくとも1つ選択される複数のFucを有する中性のバイセクト型N-結合型糖鎖からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖の発現量を測定する工程を含むグリオーマのWHOグレードI及びIIとグリオーマのWHOグレードIII及びIVとの判別方法。
- 被験者由来の試料中の(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)2+core及び(Hex)2(HexNAc)3(Fuc)3+coreからなる群より少なくとも1つ選択される複数のFucを有する中性のバイセクト型N-結合型糖鎖の発現量を測定する工程を含むグリオーマのWHOグレードIIとグリオーマのWHOグレードI、III及びIVとの判別方法。
- 被験者由来の試料中のβ1,6分岐したN-結合型糖鎖、パウチマンノース型糖鎖、モノアンテナ型糖鎖及びGD3からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖の発現量を測定する工程を含むグリオーマのWHOグレードIの診断方法。
- 被験者由来の試料中の総N-結合型糖鎖、総GSL糖鎖、フコース修飾を受けたN-結合型糖鎖、Gg系列GSL糖鎖、Gb系列GSL糖鎖、フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖及びNeu5Gc含有糖鎖からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖の発現量を測定する工程を含むグリオーマのWHOグレードIIの診断方法。
- 被験者由来の試料中のBisect GlcNAc型N-結合型糖鎖、コア2型O-結合型糖鎖、Gg系列GSL糖鎖、Gb系列GSL糖鎖、SSEA-3、SSEA-4、Galβ1-4GlcNAcβ1-6(Galβ1-3)GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glc及びコアフコースからなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖の発現量を測定する工程を含むグリオーマのWHOグレードIIIの診断方法。
- 被験者由来の試料中のフコース修飾を受けたN-結合型糖鎖、(n)Lc系列GSL糖鎖、フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖、GSL-21、GSL-33、GSL-35、GSL-38、GSL-47、Bisect GlcNAc型N-結合型糖鎖、α2,6結合したシアル酸を有するN-結合型糖鎖、Lewis B[(Fucα1→2)Galβ1→3(Fucα1→4)GlcNAc)]構造を有する糖鎖及びLewis Y[(Fucα1→2)Galβ1→4(Fucα1→3)GlcNAc)]構造を有する糖鎖からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖の発現量を測定する工程を含むグリオーマのWHOグレードIVの診断方法。
- 被験者由来の試料中のモノアンテナ型糖鎖、総N-結合型糖鎖、総GSL糖鎖、フコース修飾を受けた(n)Lc系列GSL糖鎖、コア2型O-結合型糖鎖、Galβ1-4GlcNAcβ1-6(Galβ1-3)GalNAcβ1-3Galα1-4Galβ1-4Glc、(n)Lc系列GSL糖鎖、GSL-21、GSL-33、GSL-35、GSL-38及びGSL-47からなる群より少なくとも1つ選択される糖鎖の発現量を測定する工程を含むグリオーマの診断方法。
- 細胞に2又は3回以上遺伝子導入を行うことで段階的に細胞を癌化させる過程において、前記遺伝子導入後の各段階の細胞に発現しているN-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖及びGSL糖鎖を定性定量する工程と、
前記過程におけるN-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖及びGSL糖鎖の発現量の変動を解析する工程と、
前記遺伝子導入と、前記過程におけるN-結合型糖鎖、O-結合型糖鎖及びGSL糖鎖の発現量の変動と、の間の相関性に基づき、糖鎖マーカーを選択する工程と、
を含む腫瘍の進行度を評価するための糖鎖マーカーを検出する方法。 - 請求項21に記載の方法で得られた糖鎖マーカー。
- グリオーマの診断のために用いられる、
ことを特徴とする請求項22に記載の糖鎖マーカー。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| WO2021095824A1 (ja) * | 2019-11-15 | 2021-05-20 | 富士フイルム和光純薬株式会社 | 大腸癌の診断を補助する方法、キット及びバイオマーカー |
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| WO2011138955A1 (ja) * | 2010-05-07 | 2011-11-10 | 国立大学法人東京工業大学 | Siaα2-8Siaα2-3Galβ-R糖鎖を持つムチン1の分析方法 |
-
2015
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