人間の細胞はすべて、糖衣（グリコカリックス）と呼ばれる薄い糖の層をまとっている。これはキャンディーというより、絶えず変化し再編成される保護外殻のようなものだ。マックス・プランク光科学研究所（MPL）の研究者らは、高度な高解像度顕微鏡を用いてこれらの糖構造の詳細な地図を作成し、その結果を『Nature Nanotechnology』に発表した。彼らの発見は、糖の配列の変化がいつか医師による癌などの疾患検出に役立つ可能性を示唆している。

「物理糖鎖科学」研究グループを率いるレオンハルト・メックル教授のチームは、「グリカン・アトラシング」と呼ばれる技術を開発した。最先端の超解像顕微鏡を用いて、細胞培養株、初代ヒト血液細胞、組織サンプルなど、多種多様な細胞にわたって、個々の糖分子レベルでグリカリックスをマッピングした。得られた地図は、グリカリックスが細胞の状態に応じてその分子配列を変化させることを示した。

例えば、免疫細胞は刺激を受けた後、免疫応答時に起こることと同様の異なる糖パターンを示した。研究者らによると、これはグリカリックスがまるでディスプレイ画面のように機能し、細胞の内部状態に関する情報をその外表面に表示するという初めての直接的な証拠を提供するものだ。チームは、これらのナノスケールの糖パターンが異なる細胞状態を確実に識別でき、癌発生の別々の段階を特定し、活性化免疫細胞と非活性化免疫細胞を区別し、ヒト乳房組織の癌領域と健康領域を識別できることを発見した。

「この結果は、将来の診断法開発のための有望な基盤を提供します。なぜなら、グリカン・アトラシングは複雑なサンプルでも信頼性の高い結果をもたらすからです」とメックルは説明する。研究者らは今後、追加の標的構造を分析し、プロセスの自動化を進め、より多くのサンプルを研究することで手法を拡大し、最終的には日常的な医療使用に適応させる計画だ。「大規模研究では、どの表面パターンが特定の疾患経過や治療反応と関連しているか、また細胞状態を表面を介して早期かつ客観的に検出する方法を調査したい」とメックルは述べている。