Multi-optical biosensing using glycopolymers

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有害な毒素として知られるコレラ毒素を特異的に認識するGM1オリゴ糖鎖を模倣した糖鎖高分子の合成およびその分子認識能の解析を行った。本研究で用いた糖鎖高分子は、オリゴ糖鎖を構成する小単位の糖鎖を「糖鎖モジュール」としてみなし、それらを高分子の側鎖に導入することで再構築する糖鎖モジュール法という手法で合成した。この手法ではオリゴ糖鎖の全合成に比べて少ない合成ステップかつ大量合成が可能であるため有用である。しかしながら、オリゴ糖鎖を構成する複数の糖鎖のうち、標的分子の認識に最も効果的なものを選定するのに多くの試行錯誤プロセスを必要とすることが課題であった。そこで、複数の生体分子間の相互作用を解析可能である表面プラズモン共鳴イメージング(SPRI)を解析に用いた。合成された種々の糖鎖高分子をSPRI用のチップ上にそれぞれアレイとして固定化し、コレラ毒素の糖鎖認識部位を持つコレラ毒素Bサブユニット(CTB)を加えた時の信号をSPRIによって網羅的に解析した。SPRIを用いた解析の結果、GM1オリゴ糖鎖に含まれる四種類の糖鎖（ガラクトース、N-アセチルガラクトサミン、シアル酸、グルコース）のうちガラクトースおよびシアル酸を導入した糖鎖高分子がCTBと最も強い相互作用を示した。ガラクトースおよびシアル酸の両方の糖鎖がCTBのGM1認識部位に対して結合する協働性が発揮されたことにより、優れた分子認識能が発揮されたことが示唆された。二つの糖鎖の協働性は二種の糖鎖を同一の高分子骨格に導入することで発揮された。即ち本研究において、簡便な手法を用いてGM1を模倣した有用な糖鎖高分子を得ることができた。この研究の結果から、他の生理学的に重要なオリゴ糖鎖の模倣も同様に可能であることが示唆され、さらにバイオマテリアル開発および医学的分野への貢献が期待される。