サポリン

サポリン/ ˈ s æ p ə r ɪ n /は、生物学的研究、特に行動の研究に役立つタンパク質です。サポリンは、N-グリコシダーゼ活性を持つため、リボソーム不活性化タンパク質(RIP) と呼ばれ、サポナリア・オフィシナリス(一般名: ソープワート)の種子から得られます。1983 年にフィオレンツォ・スティルペとその同僚が、このタンパク質の異常な安定性を示した論文で初めて記述しました。 ^{[ 1 ]}

RIPの中には、リシンやアブリンなど、最も毒性の強い分子がいくつか含まれている。これらの毒素はそれぞれ、細胞内に挿入される第2のタンパク質サブユニットを含んでおり、これによりリボソームを酵素的に不活性化し、タンパク質合成を停止させ、基本的な細胞機能を停止させ、細胞死を引き起こし、最終的には犠牲者の死に至る。サポリンには細胞内に挿入できる鎖がない。そのため、サポリンとサボンソウは安全に取り扱うことができる。このことが、サポリンの研究利用を助けている。

細胞への侵入方法が与えられれば、サポリンは酵素活性がすべてのRIPの中で最も高い部類に入るため、非常に強力な毒素となる。^{[ 2 ]} RIPの酵素活性は異常に特異的である。リボソームの大きなサブユニットのリボソームRNAから単一のアデニン塩基が除去される。これはリボソームのアキレス腱であり、この塩基の除去によってそのリボソームがタンパク質合成に参加する能力が完全に阻害される。真菌毒素α-サルシンは隣接する塩基でリボソームRNAを切断し、同様にタンパク質合成阻害を引き起こす。^{[ 3 ]}

サポリンを毒素に変換する技術は、一連の研究用分子の作製に利用されてきた。細胞内に侵入する物質にサポリンを結合させると、その物質はその細胞に対する毒素へと変化する。標的細胞の表面のみに存在する特定の分子に対する抗体など、特定の細胞種に特異的な薬剤であれば、特定の細胞群を除去することができる。この技術には多くの応用例があり、その成功度合いは様々である。サポリンはこの方法で利用される唯一の分子ではない。リシンの酵素鎖、RIPゲロニン、緑膿菌外毒素の酵素鎖、ジフテリア毒素の酵素鎖なども利用されているが、その成功度合いは様々である。

サポリンに結合したモノクローナル抗体からなる免疫毒素は、英国とドイツで白血病およびリンパ腫患者を対象とした正式な臨床試験で開発および評価されてきました。これらのタイプの免疫毒素の臨床使用における欠点の1つは、治療域が比較的狭く、治療用量レベルで生命を脅かす可能性のある毒性を伴うことです。過去15年間、英国サウサンプトン総合病院のデイビッド・フラベル博士の研究グループは、サポリンベースの免疫毒素の効力を向上させ、治療域を広げるさまざまな方法を研究し、この種の薬剤に新たな可能性を切り開いてきました。ごく最近では、カスミソウ（ Gypsophila paniculata ）由来のサポニン（サポリンと混同しないように）が、ヒト癌細胞に対するサポリンベースの免疫毒素を数桁も大幅に増強することが示されています。

過去 15 年間、ヴァンダービルト大学の RG ワイリーが始めた研究では、サポリンは主に実験動物の特定の神経細胞集団を標的として除去するために使用されてきました。これにより、研究者は行動の変化を観察し、それを除去された神経細胞集団と関連付けることができます。たとえば、サポリンを抗体に結合させて、これらの神経細胞のみに結合し、その後内部に取り込まれる毒素によってラットの前脳基底部のコリン作動性神経細胞を除去すると、ヒトのアルツハイマー病の重要な結果を模倣することができます。 ^{[ 4 ]}このようにして、病気の進行や介入薬の副次的結果を研究することができます。神経系の研究にサポリンを使用した科学論文は 300 件以上発表されており、15 種類以上の特定の毒素が作成されています。

サポリンの成功はおそらくその安定性によるものだろう。Santancheらはタンパク質の物理的特性を評価し、「サポリンの変性およびタンパク質分解に対する顕著な耐性は、このタンパク質がバイオテクノロジー用途に理想的な候補であることを示唆している」と結論付けている。^{[ 5 ] [ 6 ]}