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2024-09-13 14:35:04
クレジット: Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-51081-7
科学者たちは、これまでよりも正確に病気を診断し治療するためのより優れた方法につながる可能性のある人工糖を作成する方法を発見した。
糖質は、 人間の健康 糖は、単なるエネルギー源というだけでなく、健康や病気にも深く関わっています。グリカンと呼ばれる複雑な糖は、私たちの細胞すべてを覆っており、健康な機能に不可欠です。しかし、これらの糖は、インフルエンザ、COVID-19、コレラなどの病原体に乗っ取られ、私たちに感染することがよくあります。
病気や感染症の治療と診断における大きな問題の一つは、同じグリカンが多くの異なるタンパク質に結合する可能性があるため、体内で何が起こっているのかを正確に理解することが難しく、正確な医療検査や治療法の開発が困難になっていることです。
ジャーナルに掲載された画期的な発見 ネイチャーコミュニケーションズマンチェスター大学やリーズ大学を含むヨーロッパの学術界と業界の専門家が協力し、病原菌を阻止できる非天然の糖を作り出す方法を発見した。
この発見は、新薬開発への有望な道筋を示しており、病原体やその毒素を「捕捉」することで診断への道も開く可能性がある。
マンチェスター大学マンチェスターバイオテクノロジー研究所の研究者であるマシュー・ギブソン教授は、「COVID-19パンデミックの間、私たちのチームは、抗体の代わりに糖を「認識ユニット」として使用する初のラテラルフロー検査を導入しました。しかし、天然の糖の多様性のため、これらの検査の特異性と選択性には常に限界があります。」と語った。
「私たちは、これらのフッ素糖をバイオセンシング プラットフォームに統合し、低資源環境に適した安価で迅速、かつ熱的に安定した診断を実現できるようになりました。」
リーズ大学化学学部およびアストベリー構造分子生物学センターの論文主執筆者であるブルース・ターンブル教授は、「私たちの免疫システムやその他の機能にとって非常に重要なグリカンは、 生物学的プロセス 私たちの健康を維持する栄養素も、ウイルスや毒素によって細胞内に侵入するために利用されます。
「私たちの研究により、ヒトと病原体のタンパク質が同じグリカンとどのように異なる方法で相互作用するのか理解できるようになりました。これにより、ヒトと病原体のタンパク質を区別できる診断法や薬の開発に役立つでしょう。」
研究者らは酵素と 化学合成 150種類の糖の構造を編集し、 フッ素原子フッ素は非常に小さいため、糖は同じ 3D 形状を維持しますが、フッ素はタンパク質が糖に結合する方法を妨げます。
マンチェスター大学マンチェスターバイオテクノロジー研究所の研究者、サビーネ・フリッチュ教授は、「この研究で使用された主要な技術の 1 つは、酵素を使用してライブラリに必要な非常に複雑で多様な糖を生成するバイオ触媒です。バイオ触媒は、必要な合成作業を劇的にスピードアップし、必要なフッ素化プローブを生成するためのはるかに環境に優しく持続可能な方法です」と述べています。
研究チームは、自分たちが調製した糖の一部が、細菌が産生する有害なタンパク質であるコレラ毒素の検出に使用できることを発見した。つまり、妊娠検査やCOVID-19パンデミックの際に広く使用されているラテラルフローテストに似た、シンプルで低コストの検査に使用できる可能性があるということだ。
リーズ大学でフッ素糖ライブラリの作成を指揮したクリスチャン・ホリー博士は、「私たちは酵素を使ってフッ素糖の構成要素を素早く組み立て、生物学的に重要なグリカンの 150 種類の異なるバージョンを作りました。天然酵素がこれらの化学的に修飾された糖に非常によく作用することに驚きました。これは選択的に結合できる分子を発見するための非常に効果的な戦略となります」と述べています。
この研究は、人工の「フッ素糖」が病原体やバイオマーカーの認識を微調整したり、新薬を発見したりするために使用できるという証拠を提供している。また、発見に動物実験を必要とせず、熱安定性もあるため、低コストの診断において抗体の代替となる可能性もある。
詳細情報:
Kristian Hollingsworth 他「Lewisx デオキシフルオロ類似体のライブラリの合成とスクリーニングにより、グリカン結合パートナーによる異なる認識が明らかになる」Nature Communications (2024)。 DOI: 10.1038/s41467-024-51081-7
提供元
マンチェスター大学
引用: 科学者らが病気の診断と治療の精度を高める人工糖を開発 (2024年9月13日) 2024年9月13日に https://phys.org/news/2024-09-scientists-artificial-sugars-disease-diagnosis.html から取得
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#科学者らが病気の診断と治療の精度を高める人工糖を開発