在動物和植物中,有三個重要的分子鏈,分別是由核酸構成的基因體、氨基酸相連構成的蛋白質以及單醣聚集形成的糖鏈。人類的基因體和蛋白質的結構及功能逐漸被闡明,生命科學取得了飛躍隊形變換,但控制各種疾病並決定細胞特性的糖鏈由於難以分析,至今仍是一個未知的前緣領域。
日本東海國立大學機構、自然科學研究機構和創價大學爲構建作爲糖鏈研究基礎的資料庫,實施由日本引領世界的人類糖組專案(Human Glycome Project),簽署了合作備忘錄。專案代表門松健治(名古屋大學及岐阜大學糖鏈生命核心研究所所長)充滿信心地表示:「將用5年時間分析約2萬人的血液中所含的全部糖鏈,並公開資料庫,促進與其他領域的融合研究,從而憑藉日本主導的糖鏈研究引領世界,推動生命科學帶來變革。」
左起依次爲自然科學研究機構的小森彰夫機構長、東海國立大學機構的松尾清一機構長以及創價大學的田代康則理事長和門松健治專案代表
糖鏈存在於所有細胞的周圍,決定着細胞的功能和特性。ABO血型由紅血球上附着的糖鏈決定,冶癒流感病毒的藥物達菲和依樂韋透過阻止氣道上皮細胞上的部分糖鏈斷裂來抑制電腦病毒增殖。還有透過修改糖鏈將抗癌效果提高100倍的抗體藥物。另外還發現,附着在抗體上的糖鏈類型決定着新冠電腦病毒傳染的重症度。
儘管糖鏈如此重要,但至今仍不清楚其全貌。終極因數是,由20種單醣構成的糖鏈有着不同的長度、組合和分支,種類非常多,另外,即使只分析一條糖鏈,也需要利用質譜法和NMR法等多種方法進行分析,既費時又費力。因此,雖然知道有些糖鏈與部分疾病有關,但對糖鏈整體的瞭解並沒有進展,此外,很多生命科學領域的研究人員雖然很感興趣,但並沒有涉足糖鏈研究。
另一方面,日本的糖鏈研究水平很高。大約60%的糖鏈基因是在日本發現的,論文被引用次數相對來說也比癌症、神經科學和脂質等高出數倍。
人類糖組專案將利用日本的這些優勢,爲糖鏈研究奠定基礎,以方便衆多研究人員參與糖鏈研究,並由整個日本引領全球的糖鏈研究。最初5年將全面分析東京都健康長壽醫療中心的1萬名健康人、名古屋大學的1000名健康人和國立長壽醫療研究中心的1萬名癡呆症患者的血液樣本中所含的全部糖鏈,建立癡呆症和老化佇列的糖鏈資料庫。然後將分析物件擴大到各種器官樣本以及癌症和糖尿病等疾病中。同時還將開發糖鏈檢測的高級化、自動化和快速化檢測技術,並利用資訊科學進行大數據分析。此外,還將開發使糖鏈的形成機制(Atlas)實施視覺化,開發改寫糖鏈的技術,並在未來透過改寫糖鏈與冶癒疾病聯繫起來。
東海國立大學機構名古屋大學及岐阜大學糖鏈生命核心研究所(iGCORE)、自然科學研究機構生命創成探求中心(ExCELLS)與創價大學糖鏈生命系統融合研究所(GaLSIC)將開展合作,主導推進該專案。iGCORE負責糖鏈的結構分析和結構分析技術的開發,ExCELLS負責生物合成和分析技術的開發,GaLSIC負責資訊科學與糖鏈生命科學的融合研究和資料庫。另外,作爲糖鏈生命科學合作網路型基地,這三家研究所被文部科學省認證爲共同利用與共同研究基地,並將於明年4月起動。
東海國立大學機構長松尾清一表示:「該專案還被列入了去年9月公佈的大型學術研究專案的隊形變換藍圖中,得到了高度評價。我們機構也認識到這是一個重要的專案,每年將從學校預算中撥出數億日元來支援該專案。」
自然科學研究機構長小森彰夫表示:「這是國立大學、私立大學和共同利用機構首次聯合起來建立的一個聯合使用的研究機構。我們相信可以發揮全球COE(Center of Excellence)的作用。」
創價大學理事長田代康則表示:「我們是唯一參與該專案的私立大學附屬研究所。我們希望將以網路型基地爲中心,發揮在糖鏈領域引領世界的使命。」
資金不足,需要政府支援
該專案得到了日本生物化學會、日本糖質學會和生物科學學會聯盟等約20萬人規模的科學家社區的支援,海外研究機構中,法國里爾大學、澳大利亞格里菲斯大學、加拿大艾伯塔大學和美國哈佛大學等也宣佈與該專案合作。然而,該專案在10年内大約需要240億日元的預算,目前只籌集到了數億日元。門松代表與製藥工業協會等多家企業進行溝通,還在籌集民間資金,由於是日本主導的領域,所以政府也需要提供一些支援。
原文:《科學新聞》
翻譯編輯:JST客觀日本編輯部