河童äºKoji - ãããã¹ããã¦ã¹
目次:
あなたが砂糖について考えるとき、あなたはおそらくあなたがクッキーを作るか、またはあなたのコーヒーを甘くするのに使用する甘い、白い、結晶性テーブルシュガーを考えます。しかし、あなたは私たちの体の中で、単純な糖分子が互いに結合して、癌、老化、そして自己免疫疾患を含む健康問題に関連することが最近発見された強力な構造を作り出すことができることを知っていましたか。
私たちの細胞のそれぞれを覆うこれらの長い糖鎖はグリカンと呼ばれ、そして国立科学アカデミーによれば、それらの位置と構造の地図を作成することは私たちを現代医学の新しい時代へと導くでしょう。これは、人間のグライコーム、つまり私たちの体の中にある糖類の全体が、未だ発見されていないグリカンを収容しており、医師が患者の診断や治療に役立つ可能性があるためです。
2003年のHuman Genome Projectの完成に伴う世界的な注目のおかげで、ほとんどの人はDNA、ゲノミクス、さらにはプロテオミクス - タンパク質の研究についても聞いたことがあります。しかし、グリカンとしても知られているグリカンの研究は、他の分野の研究より約20年遅れています。この遅れの1つの理由は、科学者達がグリカン構造と人々の細胞上のそれらの付着部位を迅速に同定するためのツールを開発していないということです。 「シュガーコート」はやや謎のままです。
今までは、それです。
ほとんどの実験室は細胞または分子研究に焦点を合わせていますが、私たちの実験室はグリカン構造とそれらの付着部位を迅速に特徴付けるための技術の開発に専念しています。私たちの究極の目標は、何十万もの糖とそれらの位置をさまざまな細胞型に分類し、それからこの情報を使って各個人に合った医学療法を仕立てることです。
あなたもこのビデオを好きかもしれません 逆:
なぜ私たちはグリカンを気にかけているのですか？
将来的には、関節リウマチ、癌、さらには食物アレルギーなどの疾患を発症するリスクを予測するために、個人のグリカンの分析が使用される可能性があります。これは、グライコームの変化が特定の病状に特に関連している可能性があるためです。また、老化のような生物学的プロセスは、私たちのグライコームの炎症に関連しています。これらの変化を元に戻すことが病気の予防や、さらには加齢を遅らせるのに役立つかどうかはまだテストされていません。これは興味深い可能性です。
グリカンは、DNA、タンパク質、脂肪とともに、生命に不可欠な4つの主要な高分子のうちの1つです。これら4つのうち、グリカンは私たちの細胞がどのように振る舞うかについての最後の仲裁人です。
DNAは、私たちがどのように見えるか、考える能力、行動する能力を調整し、さらに私たちが最も感染しやすい病気を決定します。私たちのDNAの中には、短いセグメント、遺伝子があり、タンパク質を合成する方法についての指示が含まれています。タンパク質は、今度は細胞の「主力」であり、生命に必要な機能の多くを実行しています。
しかしながら、タンパク質がどのように振る舞うかは、どのグリカンがそれに結合しているかに依存することが多い。言い換えれば、これらの糖分子は、私たちのタンパク質がどのように機能するのか、そして私たちの細胞が刺激にどのように反応するのかということにさえ大きく影響します。例えば、細胞の外側にあるグリカンを少し変えると、その細胞が私たちの体の別の場所に移動するのを引き起こすかもしれません。
グリカンの主な仕事は、私たちの細胞の表面にあるタンパク質や脂肪を修飾することです。一緒に、それらは細胞の周りに厚い糖衣を作ります。細胞の表面を土壌と考えれば、グリカンは芽生え、細胞に色とアイデンティティをもたらす、驚くほど多様な植物と葉です。実際、肉眼で細胞を見ることができたならば、それは非常にあいまいに見えるでしょう。 10倍のファズでモモを描きます。
グリカンは私達の自身の細胞にラベルを付け、それらを“自己”として識別する
細胞の周りの毛羽立ちは、そのグリカンコートです。私たちの細胞の外側にあるグリカンは、ほとんどの細胞間相互作用の最初の接点であり、したがって私たちの細胞が互いにどのようにコミュニケーションをとるかに影響を与えます。また、グリカンを独特のセルラー「バーコード」と考えることもできます。したがって、腎臓細胞のファズは免疫細胞のファズとは異なるように見えます。しかし、類似点もあります。実際、私たちの体を調査して病原体を探す免疫細胞は、私たちの体のすべての細胞に共有されているグリカンの「バーコード」に共通の特徴があるので、私たち自身の「自己」細胞を攻撃しないことを知っています。
それとは対照的に、マラリアのようなバクテリアや寄生虫は、人間の細胞には見られないさまざまな「糖衣」を持っています。細菌性糖が「外来」としてタグ付けされている場合、人の免疫システムは細菌を破壊の対象とします。しかし、グループBの連鎖球菌のように、赤ちゃんにひどい感染を引き起こす有害な細菌性病原体は、似たようなグリカンを偽装した人間の細胞になりすまして免疫検出を避けることができます。
残念ながら、いくつかの病原体はまたそれらが病気を引き起こすのを助けるために私たちのグリカンを使うことができます。 HIVやEbolaのような致命的なウイルスは、特定のグリカンをつかむように進化してきました。そして、それらが私たちの人間の細胞に感染するにつれて、それらは「ロック」します。これらのウイルスが私たちのグリカンと相互作用するのを阻止するか、またはウイルス特異的グリカンを攻撃する治療は、これらの感染を治療するための新たな手段となるかもしれません。
新しい研究はまた、グリカンが慢性関節リウマチや自己免疫性膵炎などの自己免疫疾患の発症に大きな役割を果たすことを示しています。グリカンは免疫細胞の機能に直接影響を与えるため、これは驚くことではありません。
通常、私たちの免疫細胞は私たちの体の「防御システム」として働き、有害なバクテリアやウイルスのような外国の侵入者を識別し破壊します。しかし、体が私たち自身の細胞を誤って敵と分類して内部攻撃を開始すると、自己免疫が生まれます。興味深いことに、そのような場合、身体への攻撃の強さを左右するのは、誤動作する自己攻撃抗体に存在するグリカンです。この異常な免疫応答は、グリカンに対してさえも向けられ得る。例えば、免疫系はあたかも「外来」分子であるかのように「自己」グリカンを間違える可能性があります。私たちの研究チームは最近、自己免疫のグリカン理論を紹介する記事を発表しました。それはこれらの関係のいくつかを説明します。
私たちの食べ物中のグリカンは免疫反応を引き起こす
赤身肉の消費をアテローム性動脈硬化症や糖尿病などの疾患と関連づける多くの研究がありますが、最近まで、なぜそれがどのようにまたはどのように起こるのかを示すことができませんでした。興味深い研究の1つは、犯人が扱いにくい名前の糖、人間以外のシアル酸N-グリコリルノイラミン酸、または略してNeu5Gcであることを示唆している。 Neu5Gcを作ることができる初期の人間が古代のマラリア原虫で死んだので、Neu5Gcは人間を除くすべての哺乳類に見られます。
しかしながら、我々は現在Neu5Gcを生産する能力を欠いているけれども、我々が赤身の肉を食べることによってそれを得るならば、我々の体はまだそれを我々の細胞上のグリカンに組み込む能力を持っている。それが私たちの細胞のグリカンコートの一部になると、私たちの細胞はそれからそれらを囲む「異物」の物質 - Neu5Gc - を持ちます。私たちの免疫システムはNeu5Gcを「異物」として認識してそれを攻撃するので、これは全身に炎症を引き起こす可能性があります。これらの内部発作によって引き起こされる慢性的な炎症は、心臓発作、脳卒中、さらには癌に至る可能性があります。
私たちの体は何万ものユニークなグリカンを合成しますが、その多くは単純な糖のビルディングブロックから形成された分岐構造です。タンパク質または脂肪は、数十種類のユニークなグリカンによって修飾することもできます。これらの無数の組み合わせは、何十万というグリカンパターンを分析するための実用的かつ効率的な方法が必要であるため、グリカンのマッピングを困難なタスクにしています。
私たちの研究チームは現在、迅速かつ確実にヒトのグライコームをモニターする方法を開発しました。技術の進歩とサンプル処理の改良を利用することによって、私たちの技術は一度に何千ものグリカンをモニターすることができます、それは私たちが健康なコントロールと様々な異なる病気の患者からの細胞のグリカンを特徴付けることを可能にします。私たちの目標は、臨床医がすべての人間の病気を診断し治療するのを助けるための予測モデルを開発するためにこのデータを使うことです。私たちは、「砂糖法」を解除するにつれて、新たな医療の波が到来すると信じています。
Jenny Wangがこの記事の共著者でした。
この記事は、Emanual Maverakis、Carlito Lebrilla、およびJenny WangによってThe Conversationに掲載されたものです。ここで元の記事を読んでください。