JP2007514438A - 糖化分子を分析するための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般に、糖化分子(glycomolecule)の構造分析に関し、この糖化分子は、炭水化物を含む分子であり、そしてタンパク質(プロテオグリカン、糖タンパク質)に接続された炭水化物、脂質に接続された炭水化物、または遊離多糖類として存在する炭水化物が挙げられる。
哺乳動物の糖タンパク質オリゴサッカライドは、共通して限られた数の単糖類から構築される。それにもかかわらず、主に複雑な分枝様式に起因して、構造的多様性は膨大である。糖タンパク質上のグルコシル化部位は、共通して、微小不均一性を示し、これらの部位は、構造的に多様なオリゴサッカライドによって、完全にまたは部分的に占有され得る。結果的に、糖タンパク質は代表的には単一の構造上の実体としては単離されないが、むしろ糖化形態(glycoform)として公知の、グリコシル化変異体の一組として単離される。
本発明は、UC−FINGERPRINTTM技術において、後に続く分析のため糖化分子の調製を容易にする方法の発見に部分的に基づく。この分析は、グリカンの組成および配列の情報を提供し、この情報はしばしば、糖化分子のフィンガープリントとして参照される。
本発明は、炭水化物含有分子のグリカンの組成および配列を決定するための方法を提供する。いくつかの実施形態において、本方法は、糖化分子を改変する工程を包含する。これらの方法は、炭水化物含有分子の炭水化物含量が分析される場合に取得される情報を、増強する。
ここで、本明細書中に記載される改変は、UC−FINGERPRINTTM分析において取得され得る情報の型および量を増強することが、予期せず見出された。1つの改変は、UC−FINGERPRINTTM分析の前に、糖化分子からシアリル酸残基のいくらかまたは全てを除去すること(脱シアリル化として公知のプロセス)である。シアリル酸残基は、負に帯電した残基であり、これは糖タンパク質上の多くの部位に接合した炭水化物部分の先を覆う(cap)。シアリル酸残基は、酵素シアリダーゼ(これはまた、ノイラミニダーゼとしても公知である)を使用して除去され得る。脱シアリル化の程度は、シアリダーゼを用いた糖化分子の消化の範囲を調節することによって制御され得る。シアリダーゼに加え、糖化分子(糖タンパク質を含む)のシアリル酸含量を低減する任意の他の方法が、使用され得る。
「糖化分子フィンガープリント」とは、目的の糖化分子への1つ以上のサッカライド結合剤に対して検出された結合量によって提供される情報をいう。フィンガープリントは、複数のサッカライド結合剤についての相対的な結合強度をヒストグラムとして提供することにより、画像として表され得る。いくつかの実施形態において、糖化分子の分析は、糖化分子のマップを決定する工程を包含する。「マップ作成」とは、多糖類鎖についての特定の予め決定されたパターンの連続した順序を定義することを意味する。サッカライド結合剤に結合し、そして/またはグリコシド切断酵素に対する基質である糖化分子の位置のパターンと、予め決定されたパターンは一致し得る。
適切なサッカライド結合剤は、糖化分子の炭水化物部分に特異的に結合する任意の因子である。適切なサッカライド結合剤としては、例えば、レクチン、炭水化物含有エピトープを認識する抗体、および炭水化物改変酵素(例えば、グリコシダーゼ)が挙げられる。
基材上のサッカライド結合剤に結合している糖化分子は、結合された糖化分子の検出を生じる任意の方法を使用して検出され得る。例えば、糖化分子は、この糖化分子が基材に添加される前、その間、またはその後に直接的に標識化され得る。直接の標識化の例としては、例えば、FITC標識化が挙げられる。
結合された糖化分子に結び付けられる標識の強度は、当該分野で公知の方法を使用して検出され得る。いくつかの検出方法が、WO93/22678に記載される。CCD検出器方法は、本発明の方法に特に適切である。この方法は、特定の振動数の光を吸収する標識と組み合わせて使用され得、そしてこれによりVLSI表面への試験光供給源の通路をブロックして、標識化薬剤が結合した領域中で減少された光量をCCDセンサーが検出する。この方法はまた、励起振動数で光を吸収するという事実を利用して、蛍光標識と共に使用される。あるいは、CCDセンサを使用して、蛍光標識の励起後の放射を検出し得る。励起光からの放射シグナルの分離は、別々の波長に対して別々の感度を有するセンサを使用することによるか、もしくは一過性の分解によるかのいずれか、またはその両者の組み合わせにより、達成され得る。
本発明はさらに、糖化分子を改変し、次いでそれら糖化分子をUC−FINGERPRINTTM分析に供するためのキットを提供する。キットの内容物としては、1つ以上の改変剤、サッカライド結合剤に結合した糖化分子を検出するための標識化試薬、および所望の場合、1つ以上のサッカライド結合剤を含むかまたはその結合剤に接合し得る基材が挙げられ得る。この基材は、例えば、ミクロスフェアであり得る。
脱シアリル化の前後のヒトミルクラクトフェリン(hmLF)の糖化分子フィンガープリントを検証した。hmLFは、比較的単純なグリコシレーション構造を有する糖タンパク質である(Spikら、Eur J Biochem.1982:121(2):413−9)。このhmLF構造は、任意の5つの主要なグリカンによって占有される2つのグリコシル化部位を含み、25個の可能性ある糖化形態を生じる。これらのグリカンの全ては、複合バイアンテナ型(bi−antennary type)であり、コアのフコースを含み、そしてそれらのシアリル化のレベルおよびアンテナ型フコースの可変の存在で異なる(図1A)。種々のグリカンは、(2,6)連結したシアリル酸残基の存在、および(1,3)連結したアンテナ型フコースの存在が異なる。
フィンガープリントの逆重畳積分を、好ましくは、レクチンのグリカン認識についての詳細な理解を得ることによって実施する。これは、グリカンに対するレクチンの特異性の幅広さによって、そしてそのアフィニティー(そのグループ内とグループ間との両方)が明らかに異なりかつ未知であるという事実によって、複雑にされる。これらのアフィニティーの測定は、各々のグリカン型に対して単一グリカン型の糖タンパク質を取得することが不可能であることにより阻まれる。数学的に、これは、特定のグリカンの存在が既知である場合の、特定のレクチンに対するシグナルを観察することの条件付き確率における不確実性と解読する。これは、確率ベースのアルゴリズムの使用を制限する。
サンプルの直接標識化を使用して得られるフィンガープリントパターンを、基材に結合した糖化分子の検出のために標識化レクチンを使用して得られるフィンガープリントパターンと比較した。
図4は、精製されたtPAのフィンガープリントと比較した、CHO馴化培地中での直接分析されたtPAのフィンガープリントを図示する。2%または10%のFCSを補充したDMEM中でCHO細胞を増殖させた。細胞培養物上清を、示されるように48時間後または1週間後に収集した。別々の細胞培養物上清に最終濃度0.7μMにヒトtPAをスパイクさせた。150μlのtPA含有培地を種々の時点に収集し、そしてレクチンアレイとのインキュベーションに使用した。
少量の糖タンパク質がUC−FINGERPRINTTM技術を使用して標識される能力を試験した。
0.667μg/μlのFc−キメラタンパク質を、50mM NaAc(pH4.99)およびプロテアーゼインヒビターおよび100単位のシアリダーゼ中で、37℃で16.5間脱シアリル化した。次いで、脱シアリル化したタンパク質を、濃度約0.667μg/μlの500μlの容量で、光の非存在下で25℃で2時間撹拌しながら標識した。この反応物は、80μlの0.2M 2M K2HPO4(pH9.18)および21.5μg/μlのフルオレセイン(DMSO中2mg/ml)を含んだ。
PNGアーゼ処理された未処理エリスロポエチン(EPO)またはPNGアーゼ処理された変性エリスロポエチンのUC−FINGERPRINTTMプロフィールを決定した。変性したEPOを、SDSおよびβ−メルカプトエタノールを用いて調製し、そして100℃で10分間加熱した。冷ました後、PNGアーゼF(0.5U/μl)と一緒にTriton1%を添加した。
Claims (70)
- 糖化分子についての糖化分子フィンガープリントを決定するための方法であって、該方法は、以下:
糖化分子を提供する工程であって、ここで、該糖化分子は脱シアリル化またはN−グリコシダーゼF(PNGアーゼF)を用いた処理により改変されている、工程;
該糖化分子を、複数のサッカライド結合剤を含む基材に添加する工程;
該サッカライド結合剤に複数で結合した糖化分子を検出する工程;および
該サッカライド結合剤への該糖化分子の結合に基づき、該糖化分子のフィンガープリントを得る工程、
を包含する、方法。 - 前記糖化分子が脱シアリル化によって改変されている、請求項1に記載の方法。
- 実質的に全てのシアリル酸残基が前記糖化分子から除去されている、請求項2に記載の方法。
- 前記脱シアリル化が、前記糖化分子とシアリダーゼとの反応によって達成される、請求項2に記載の方法。
- 前記糖化分子がプロテアーゼインヒビターの存在下で前記シアリダーゼと反応される、請求項4に記載の方法。
- 前記糖化分子がPNGアーゼFを用いた処理により改変されている、請求項1に記載の方法。
- 前記糖化分子において実質的に全てのAsn−アセチルグルコサミン結合が前記PNGアーゼFによって切断されている、請求項6に記載の方法。
- 前記糖化分子が脱シアリル化およびPNGアーゼFを用いた処理により改変されている、請求項1に記載の方法。
- 前記フィンガープリントを得る工程の前に、前記糖化分子と還元剤およびアルキル化剤とを反応させる工程さらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記糖化分子が脱シアリル化により改変されている、請求項9に記載の方法。
- 前記方法が、脱シアリル化後、前記糖化分子と前記還元剤およびアルキル化剤とを反応させる工程を含む、請求項10に記載の方法。
- 前記還元剤が、β−メルカプトエタノール、ジチオトレイトールおよびメルカプトエチルアミンからなる群より選択される、請求項9に記載の方法。
- 前記アルキル化剤がヨードアセトアミドおよびヨード酢酸からなる群より選択される、請求項9に記載の方法。
- 前記方法の全ての工程が単一容器内で実施される、請求項1に記載の方法。
- 糖化分子が該糖化分子と結び付いた標識を用いて検出される、請求項1に記載の方法。
- 前記標識が蛍光標識である、請求項15に記載の方法。
- 前記蛍光標識が、フルオレセインイソチオシアネート(FITC)、ローダミン、テキサスレッド、およびCy5からなる群より選択される、請求項16に記載の方法。
- 前記糖化分子を前記基材に添加する工程の前に、前記標識が該糖化分子に添加される、請求項15に記載の方法。
- 前記糖化分子を前記基材に添加する工程の後に、前記標識が糖化分子に添加される、請求項15に記載の方法。
- 前記糖化分子を前記基材に添加する工程の間に、前記標識が糖化分子に添加される、請求項15に記載の方法。
- 前記標識が前記糖化分子に直接結び付けられる、請求項15に記載の方法。
- 前記糖化分子に結合する第二のサッカライド結合剤に前記標識が結び付けられる、請求項15に記載の方法。
- 前記第二のサッカライド結合剤がレクチンである、請求項22に記載の方法。
- 前記第二のサッカライド結合剤が抗体である、請求項22に記載の方法。
- 前記糖化分子を前記基材に添加する工程の前に該糖化分子を精製する工程をさらに包含する、請求項1に記載の方法。
- 前記精製する工程がカラムクロマトグラフィーによる、請求項25に記載の方法。
- 前記糖化分子が糖タンパク質である、請求項1に記載の方法。
- 前記糖タンパク質が細胞培養物培地由来である、請求項27に記載の方法。
- 前記糖タンパク質が、免疫グロブリンポリペプチドの少なくとも一部を含む、請求項27に記載の方法。
- 前記免疫グロブリンがIgGアイソタイプである、請求項29に記載の方法。
- 前記一部がFc分子である、請求項29に記載の方法。
- 前記方法が、前記フィンガープリントを得る工程の前に、界面活性剤を用いて前記糖化分子を処理する工程を包含する、請求項1に記載の方法。
- 前記界面活性剤がイオン性界面活性剤である、請求項32に記載の方法。
- 前記界面活性剤が硫酸ドデシルナトリウム(SDS)である、請求項33に記載の方法。
- 前記基材がミクロスフェアである、請求項1に記載の方法。
- 前記基材が複数のミクロスフェアを含む、請求項35に記載の方法。
- 1種のみのサッカライド結合剤が前記ミクロスフェア上に存在する、請求項35に記載の方法。
- 1種より多くのサッカライド結合剤が前記ミクロスフェア上に存在する、請求項35に記載の方法。
- 糖化分子についての糖化分子フィンガープリントを決定するための方法であって、該方法は、以下:
複数のサッカライド結合剤を含む基材に糖化分子を添加する工程;
該サッカライド結合剤に複数で結合した糖化分子を検出する工程;および
該糖化分子の該サッカライド結合剤への結合に基づき、該糖化分子についてのフィンガープリントを得る工程、
を包含する、方法。 - 前記糖化分子が標識と結び付けられ、そして結合した糖化分子が前記基材上で結合した標識を同定することにより検出される、請求項15に記載の方法。
- 前記標識が蛍光標識である、請求項40に記載の方法。
- 前記蛍光標識が、フルオレセインイソチオシアネート(FITC)、ローダミン、テキサスレッド、およびCy5からなる群より選択される、請求項41に記載の方法。
- 前記糖化分子を前記基材に添加する工程の前に、前記標識が糖化分子に添加される、請求項40に記載の方法。
- 前記糖化分子を前記基材に添加する工程の後に、前記標識が糖化分子に添加される、請求項40に記載の方法。
- 前記糖化分子を前記基材に添加する工程の間に、前記標識が糖化分子に添加される、請求項40に記載の方法。
- 前記標識が前記糖化分子に直接結び付けられる、請求項40に記載の方法。
- 前記糖化分子に結合する第二のサッカライド結合剤に前記標識が結び付けられる、請求項40に記載の方法。
- 前記第二のサッカライド結合剤がレクチンである、請求項47に記載の方法。
- 前記第二のサッカライド結合剤が抗体である、請求項47に記載の方法。
- 前記標識が、前記糖化分子上の非炭水化物分子に結合する薬剤と結び付けられる、請求項40に記載の方法。
- 前記糖化分子が糖タンパク質であり、そして前記薬剤が該糖タンパク質上のペプチドエピトープに結合する、請求項50に記載の方法。
- 前記基材が実質的に平面である、請求項49に記載の方法。
- 前記基材がミクロスフェアである、請求項40に記載の方法。
- 前記基材が複数のミクロスフェアを含む、請求項53に記載の方法。
- 各々のミクロスフェアが1つの型のサッカライド結合剤を含む、請求項53に記載の方法。
- 糖化分子を分析するためのキットであって、該キットは、以下:
デシアリダーゼおよびPNGアーゼFからなる群より選択される、糖化分子改変剤;ならびに
糖化分子を標識するための標識化剤
を備える、キット。 - 複数のサッカライド結合剤を含む基材をさらに備える、請求項56に記載のキット。
- 還元剤およびアルキル化剤をさらに備える、請求項56に記載のキット。
- 前記標識化剤が糖化分子に直接結合する、請求項56に記載のキット。
- 前記標識化剤が第二のサッカライド結合剤および該第二のサッカライド結合剤と結び付けられる標識を含む、請求項56に記載のキット。
- 基材ホルダをさらに備える、請求項56に記載のキット。
- 糖化分子を分析するためのキットであって、該キットは、以下;
糖タンパク質に特異的に結合する抗体;および
糖化分子を標識するための標識化剤
を備える、キット。 - デシアリダーゼおよびPNGアーゼFからなる群より選択される糖化分子改変剤をさらに含む、請求項62に記載のキット。
- 複数のサッカライド結合剤をさらに含む基材を備える、請求項62に記載のキット。
- 還元剤およびアルキル化剤をさらに含む、請求項62に記載のキット。
- 前記標識化剤が糖化分子に直接結合する、請求項62に記載のキット。
- 前記標識化剤が、第二のサッカライド結合剤および該第二のサッカライド結合剤と結び付けられる標識を含む、請求項62に記載のキット。
- 基材ホルダをさらに備える、請求項62に記載のキット。
- 前記抗体が前記糖タンパク質上のポリペプチドエピトープに結合する、請求項62に記載のキット。
- 前記抗体が前記糖タンパク質上の多糖類エピトープに結合する、請求項62に記載のキット。
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