Carbohydrate mimetic peptides were screened for inhibition of selectin-mediated hematogenous metastasis of cancer cells. One peptide, designated I-peptide, showed an affinity for selectin in vitro and suppressed lung metastasis of melanoma cells in a mouse model. However, subsequent studies revealed that the in vivo receptor of I-peptide was not selectin but serine/arginine-rich alternative mRNA splicing factor and annexin A1 (Anxa1). Anxa1 is expressed on the surface of vascular endothelial cells in various malignant tumors, including brain tumors. IF7 peptide, an analog of I-peptide, showed specificity to the N-terminal region of Anxa1. IF7 rapidly accumulated in cancer cells by crossing the vascular endothelial cells. An IF7-anticancer drug conjugate suppressed tumor growth in mouse models of subcutaneous and brain tumors. These results indicate that IF7 functions as an efficient drug delivery system.

Previous studies have shown that various glycolipids including neutral and acidic glycosphingolipids (GSLs) involve multiple biological events such as survival, neuronal development and differentiation processes. Moreover, recent reports have indicated that some neutral GSLs are involved in neuroinflammatory signaling and therefore involved in the occurrence of certain neurological diseases. Sphingolipids, cholesterol, and glycerophospholipids are essential constituents of neuronal membranes which function as a protective barrier of neuronal cells against the external environment and providing essential biochemical platform for proper neuronal actions and functions. At present, however, detailed molecular basis of how GSLs transmit the signals in neuroinflammatory reactions in vivo remains to be elucidated. Furthermore, we recently identified new type of autoantibodies against neutral GSLs, especially lactosylceramide in a neuroinflammatory disorder, encephalomyeloradiculoneuropathy (EMRN) and found these autoantibodies can be used as a surrogate marker for this disorder. These anti-neutral glycolipids antibodies strongly indicate that they can be a strong inducer for neuroinflammation of the brain and peripheral nervous system as well by involving innate immunity. In this review, I focused the biological and immunological activities and implications of GSLs and their autoantibodies, especially in terms of neuroinflammatory reactions in animals and human.

Chondroitin sulfate (CS) chains, a class of sulfated glycosaminoglycan (GAG) polysaccharides, are major extra/pericellular components that function as microenvironmental cues during neuronal development and the regeneration of injured neurons. Interestingly, CS chains exert both facilitatory and inhibitory effects on neurite outgrowth. Such bidirectional CS chain effects are ascribable to their own structural divergence that could be generated via distinct enzymatic modifications. CS chains have long been considered as passive structural scaffolds that often behave as co-receptors and/or reservoirs for various humoral factors. However, the recent identification of cell surface receptor molecules with binding preferences to distinct CS structures has provided new insight into a novel CS chain effector mechanism functioning as dynamic extra/pericellular signaling ligands that could directly control the corresponding receptor-mediated signaling pathways. This new concept might also support the functional complexity of CS chains in neurobiological events.

これまで著者の米国留学先の研究室において、セレクチンを介したがん細胞の血行性転移を阻害可能な薬剤を得る目的で糖鎖模倣ペプチドの探索が行われた。ファージスディスプレイ法によって得られた糖鎖模倣ペプチド（I-ペプチド）は、セレクチンに親和性を示し、マウスモデルにおいてメラノーマ細胞株の肺への転移を抑制した。しかし、その生体内受容体は当初予想していたセレクチンではなく、Ser/Arg-rich alternative mRNA splicing factors（Sfrs）およびアネキシンA1（Anxa1）であった。Anxa1は悪性脳腫瘍を含む多くの固形がんの血管内皮細胞表面に発現しており、I-ペプチドのアナログであるIF7ペプチドは、Anxa1のN末端領域に特異性を示すとともに、血管内皮細胞を通過してがん細胞に迅速に集積した。さらに、IF7-抗がん剤のコンジュゲートは皮下腫瘍および脳腫瘍のモデルマウスにおいて腫瘍の増殖を抑制した。以上の結果はIF7が効率的なドラッグデリバリーシステムとして機能することを示すものである。

スフィンゴ脂質、コレステロール等の脂質は、神経細胞を外界から守るバリアーとして、また種々の神経機能発現の細胞膜上のドメインとして機能している。こうした糖脂質が、ヒト神経疾患で炎症反応への情報伝達分子としてどう機能しているのかその実態は不明である。我々はラクトシルセラミド（LacCer）等の中性糖脂質を認識する未知の自己抗体が、中枢・末梢両神経系に重篤な「神経炎症」が起きる脳脊髄根末梢神経炎（EMRN）患者に存在し、本抗体が自然免疫の主要な役者となっている可能性を見出した。本稿では、各糖脂質の免疫学的性状や抗中性糖脂質抗体の免疫学的性状・作用について、現時点での理解と今後の展開について考察を加えたい。

コンドロイチン硫酸（CS）鎖は、硫酸化グリコサミノグリカン（GAG）多糖の1つであり、細胞外マトリックスや細胞周囲に普遍的に分布する微小環境調節因子として神経系の発達や再生に関与する。興味深いことにCS鎖は、神経突起の伸長を促進する働きを示す一方で、抑制的に機能する一面も併せもつ。このようなCS鎖による双方向性の機能発現は、CS鎖が生合成過程で獲得する硫酸化構造の多様性に起因する。CS鎖は、補受容体もしくはリザーバーとして、液性因子の作用を間接的に調節する微小環境因子であると長らく捉えられてきた。しかし、最近になってCS鎖の硫酸化構造を認識する受容体分子が次々と同定され、CS鎖が細胞外シグナル分子として、細胞膜受容体を介した細胞応答を直接的に制御しうることが明らかになってきた。多様なCS受容体の存在は、神経系におけるCS鎖の多能性を担保する重要な分子基盤である。