ビタミン代謝物を迅速定量できる超分子バイオセンサーを開発

　生越友樹 工学研究科教授（金沢大学特任教授）、上野将也 金沢大学助教、平尾敦 同教授らの研究グループは、生体試料中のビタミン代謝物を迅速に定量できる超分子バイオセンサー（水溶性ピラー[6]アレーン（P6A））を開発しました。

　ニコチンアミド（ビタミンB3）が体内で欠乏すると皮膚炎、下痢、認知症症状を主徴とした「ペラグラ」を引き起こすことが知られています。体内でニコチンアミドはニコチンアミドN-メチル基転移酵素（nicotinamide N-methyltransferase：NNMT）と呼ばれるメチル基転移酵素によって1-メチルニコチンアミド（1-MNA）に代謝され尿中に排泄されます。従って、尿中の1-MNA濃度を測定すれば、体内のニコチンアミド量を把握することができます。一方、NNMTはさまざまながんで高発現しており、がんの進展や悪性化に関与していることが最近の研究から明らかになってきました。がん細胞のNNMTを特異的に阻害できれば、がんを抑制できる可能性があります。しかし、NNMT阻害剤の開発には、数万種類の候補から、1-MNA産生を抑制する化合物を同定する必要があります。通常、1-MNAの測定には高価な質量分析計と、その扱いに熟練したオペレーターの存在が不可欠であり、さらに測定に時間がかかるため大規模スクリーニングには適していません。

　今回、1-MNAを迅速に検出できるバイオセンサーを開発する目的で、がん生物学と超分子化学の研究者らが共同研究を行い、夾雑物が含まれる酵素反応液や尿試料中でも、超分子P6Aは1-MNAと特異的に結合し、1-MNA濃度に依存して蛍光が消光することを発見しました。検体にP6Aを混合後、蛍光を測定するだけで、質量分析計を用いた従来法と同等の結果が得られることが分かりました。

　これらの知見は、NNMT阻害剤の大規模スクリーニングやメタボリックシンドローム、がんの迅速診断に活用されることが期待されます。さらに、がん細胞の表層や内部の代謝物を直接観ることができるナノプローブの開発や、がんの診断や治療に有用なバイオセンサー開発への応用が期待されます。

　本研究成果は、2020年12月7日に、国際学術誌「Communications Chemistry」に掲載されました。