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ガングリオシド
Gangliosides

ガングリオシドは、細胞膜表面の膜の主成分で、シアル酸を有するスフィンゴ糖脂質です。これは、中枢神経系の神経細胞に多く存在し、神経伝達物質および細胞調節因子として重要な役割を果たしています。それらは、細胞増殖、分化、結合、シグナル伝達、細胞間相互作用、腫瘍形成（発がん）、およびがん転移に関与します。ガングリオシドは、細胞膜表面で発生することが多い多種のがんに関係しています。ガングリオシド代謝に関与する酵素欠乏による、GM1ガングリオシドーシス、GM2ガングリオシドーシス、テイ－サックス病、サンドホフ病などのいくつかのライソゾーム病 (リソソーム蓄積症)によって、ガングリオシドは、毒性レベルまで蓄積されます。マトレヤ社は、質量分析研究に理想的な高純度の重水素化ガングリオシドを多数提供しています。 ガングリオシドは、細胞間認識、病原微生物の細胞膜との結合、ホルモンや成長因子の応答、がん細胞の増殖と悪性化、血液型の決定等、 生理現象に深く関わっています。

マトレヤ社は、PDMPとPPMPのD-threo、L-threo-異性体 も提供しております。

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参照：

1. T. Kolter "Ganglioside Biochemistry" International Scholarly Research Network, Vol. 2012 pp. 1-36, 2012
2. S. Birkle, G. Zeng, L. Gao, R.K. Yu, and J. Aubry "Role of tumor-associated gangliosides in cancer progression" Biochimie, Vol. 85 pp. 455-463, 2003
3. P. Giussani et al., "Sphingolipids: Key Regulators of Apoptosis and Pivotal Players in Cancer Drug Resistance" International Journal of Molecular Sciences, Vol. 15 pp. 4356-4392, 2014
4. J. Gu, C. Tifft and S. Soldin "Simultaneous quantification of GM1 and GM2 gangliosides by isotope dilution tandem mass spectrometry" Clinical Biochemistry, Vol. 41(6) pp. 413-417, 2008

アプリケーション

乳癌の新たなバイオマーカーとしてのガングリオシドGD2:

GD2は、主に細胞表面上に発現し、通常、主に中枢神経系に存在し、末梢神経や皮膚エラノサイトにごく微量が検出されます。

GD2の最も重要な病理学的意味合いの1つに、乳癌細胞を含む多数の腫瘍型において、その量が増加しているということが挙げられます。悪性細胞では、GD2は、神経芽細胞腫および大部分の悪性黒色腫 、ならびに骨、軟部組織肉腫、小細胞肺癌および脳腫瘍を含む様々な腫瘍において、種々の程度で均一に発現します。GD2は、細胞外マトリックスタンパク質への腫瘍細胞の付着に重要な役割を果たし、それによって腫瘍形成を増加させると考えられています。様々な腫瘍細胞におけるその有病率により、GD2は、様々な癌の有用なバイオマーカーとして潜在的に利用することができます。 最近の研究では、GD2が、多数の乳癌患者において一貫して上昇することが見出されています。 この発見により、研究者は、GD2の乳癌のバイオマーカーとしての有用性が評価できました。

研究者は、いくつかの他の乳癌サブタイプと比較して、GD2とトリプルネガティブ乳癌との統計的に有意性の高い相関を見出し、GD2がバイオマーカーとして良好な候補であることを確認しました。上昇したGD2の発現は、乳癌幹細胞および上皮間葉転換過程 の活性化に関連すると推測されます。

研究者は、GD2免疫組織化学的染色が、上皮間葉転換に強く関連する乳癌組織型との可能な相関を示すために使用できると結論付けることができました。 この報告書の所見の一部を確認するためには、より大きな患者プールを利用するさらなる研究が必要です。 しかし、GD2は、特定の乳癌サブタイプ、特に現在診断または分子標的治療のための特異的マーカーを欠いているトリプルネガティブ乳癌のための新しい有効なバイオマーカーであると思われます。

論文: G. Orsi et al. Oncotarget, (2017) 8:19, 31592-31600

腫瘍細胞て発現するO-アセチル ガングリオシド:

ガングリオシドは、細胞接着、細胞認識、シグナル伝達、および神経発達において重要な役割を果たすスフィンゴ糖脂質を含むシアル酸です。シアル酸に含まれるヒドロキシル基のO-アセチル化は、ガングリオシドの最も一般的な変化の1つであり、C-4, 7, 8および9位のヒドロキシル基がアセチル化されて生じます。これは、それらの生理学的特性、シアリダーゼ加水分解に対する耐性、およびレクチン結合に大きな変化を引き起こします。アセチル化ガングリオシドは、特に様々な癌と相関しています。^1）

ガングリオシドGD3の蓄積はアポトーシスを誘導することが知られていますが、9-オアセチル-GD3へのアセチル化はこの重要な機能を引き起こすことができません。このため、グリオブラストーマ（膠芽腫）細胞培養における腫瘍生存を促進するGD3と9-O-アセチルGD3との間には、重要な比率が存在します。膠芽腫細胞では、9-O-アセチル-GD3のアセチル基を切断すると正常GD3が回復し、腫瘍細胞の生存率が低下しますが、正常な星状細胞は影響を受けません。^2）

GD2のO-アセチル化誘導体は、最近、GD2陽性癌を標的とする新規抗原として注目されています。 神経線維上のO-アセチル-GD2発現の欠如および抗GD2治療抗体の用量制限的副作用を矯正するのに主要な役割を果たすと考えられる抗GD2抗体のアロディニア特性の欠如は、O-アセチル-GD2発現腫瘍患者における免疫療法の臨床応用に重要な理論的根拠を提供します。^3）9-O-アセチルGD3の発現は、ハンセン病の病因であるライ菌（Mycobacterium leprae (ML)）の感染後にシュワン細胞（SC）において増加します。in vitroでの9-O-アセチルGD3の免疫ブロッキングは、SC表面に対するMLの接着を有意に減少させます。^1）

9-O-アセチル ガングリオシドの安定性：

論文

1. V. Ribeiro-Resende et al. Involvement of 9-O-Acetyl GD3 Ganglioside in Mycobacterium leprae infection of Schwann Cells. The Journal of Biological Chemistry. 285, 34086-34096 (2010)
2. S. Birks et al. Targeting the GD3 acetylation pathway selectively induces apoptosis in glioblastoma. Neuro Oncol. 13(9), 950-60 (2011)
3. J. Fleurence et al. Targeting O-Acetyl-GD2 Ganglioside for Cancer Immunotherapy. Journal of Immunology Research. Article ID 5604891 (2017)

Matreya社 アセチル ガングリオシド関連製品リスト（カスタム合成品）

フコシルGM1は、腫瘍関連抗原:

フコシルGM1は、スフィンゴ脂質、モノシアロガングリオシドおよび腫瘍関連抗原であり、その発現はほとんどの正常組織で低いものの、特定の癌において高い発現を有している。非常に特異的な抗フコシルGM1は、小細胞肺癌（SCLC）細胞上のフコシルGM1に結合し、抗体依存性細胞傷害作用、補体依存性細胞傷害作用および抗体介在食作用を活性化することが判明しました。用量依存的抗腫瘍活性は、腫瘍に対して0.3mg / kgを超える用量で起こる腫瘍退縮を伴うSCLC異種移植モデルのパネルで観察されました。抗フコシルGM1と標準的な化学療法との併用療法では、単独療法単独と比較して有意に抗腫瘍活性が増強されました。最後に、抗CD137抗体と組み合わせてこの抗体を用いて研究した結果、有効性が著しく改善されました。^1）

肝細胞癌（HCC）は、最も一般的なヒト悪性腫瘍の1つです。抗ジシアロシル ガラクトシル グロボシド（DSGG）、抗フコシルGM1および抗Gb2の血清濃度は、慢性HBV感染個体よりも肝細胞癌患者において有意に高いという結果が得られました。全体として、癌関連炭水化物抗原のバイオマーカー候補であるDSGG、フコシルGM1およびGb2は、現在の臨床バイオマーカー血清α-フェトプロテイン(α-fetoprotein)よりも優れた的中感度を達成しました。^{2 ）}

論文

1. B. Chen et al. BMS-986012, a fully human anti-fucosyl-GM1 antibody has potent in vitro and in vivo antitumor activity in preclinical models of small cell lung cancer. [abstract]. In: Proceedings of the 107th Annual Meeting of the American Association for Cancer Research; 2016 Apr 16-20; New Orleans, LA. Philadelphia (PA)
2. C. Wu et al. Cancer-associated carbohydrate antigens as potential biomarkers for hepatocellular carcinoma. PLoS One. 7(7), e39466 (2012)

ガングリオシドの構造

マトレヤ社製品 cat.# 1516 Tetrasialoganglioside GQ1b (NH4+ salt) を例に、 ガングリオシドの構造を図解します。

その他製品の構造式一覧

GM1

GM2

GM3

GD1a

GD1b

GD3

GT1b

Fucosyl GM1b

Lyso GM1

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