Development of a novel cholesterol efflux assay method as neither cell culture, radioisotope nor ultracentrifugation is required

• Project/Area Number: 17K08975
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Laboratory medicine
• Research Institution: Shinshu University (2019); Tokyo Medical and Dental University (2017-2018)
• Principal Investigator: Tozuka Minoru 信州大学, 医学部, 特任教授 (60431954)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大川 龍之介 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (50420203)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2018: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2017: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: cholesterol efflux / high-density lipoprotein / apoB-depleted serum / gel beads / cardiovascular disease / コレステロール引き抜き能 / 高比重リポタンパク / apo-B除去血清 / ゲルビーズ / 心血管疾患 / コレステロール逆転送 / apolipoprotein B / リポソーム結合ゲルビーズ / 蛍光標識コレステロール / 冠動脈疾患 / foam cells / polyethylene glycol / High-density lipoprotein / 無細胞系 / 非放射性 / 脱超遠心法

Outline of Final Research Achievements

Cholesterol efflux capacity (CEC) is the key metric for determining the antiatherosclerotic function of high-density lipoprotein (HDL). However, the assay methods currently used to calculate CEC are not ideal for clinical use as they require the culture of cells.In the present study, we developed novel CEC assay using immobilized liposome-bound gel beads (ILG), containing fluorescently labeled cholesterol, as a substitute for cultured cells. The CEC values obtained with this ILG method were correlated with those obtained with a conventional method using THP-1 macrophages derived foam cells and radioisotope labeled-cholesterol as a tracer. Overall, this novel CEC assay method is a realistic and effective alternative to current methods in the field while also being easier to use in clinical laboratories as neither cell culture, radioisotope nor ultracentrifugation is required.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年、HDL量の指標となるHDL-コレステロール検査が必ずしも抗粥状動脈硬化の指標にならず、むしろその機能が重要であると考えられている。HDLの代表的な抗粥状動脈硬化機能は、泡沫細胞に過剰蓄積されたコレステロールを肝臓に運ぶ、いわゆるコレステロール逆輸送である。この第１段階が細胞からのコレステロール引き抜き能（CEC）である。現在のCEC測定法は臨床検査室で日常検査として用いるには、培養細胞を用いるなどの制約から実施が困難である。本研究では培養細胞に代わる蛍光標識コレステロールを含むゲルビーズを開発した。この方法は臨床検査室でHDLの機能を測定する簡易法開発の足がかりになることが期待される。

Research Products

• [Journal Article] Usefulness of apolipoprotein B-depleted serum in cholesterol efflux capacity assays using immobilized liposome-bound gel beads (2019)
  • Author(s): Horiuchi Y, Ohkawa R, Lai SJ, Shimano S, Hagihara M, Tohda S, Kameda T, Tozuka M.
  • Journal Title: Bioscience Reports Volume: - Issue: 4 Pages: 1-10
  • DOI: 10.1042/bsr20190213
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Characterization of the cholesterol efflux of apolipoprotein E-containing high-density lipoprotein in THP-1 cells (2019)
  • Author(s): Horiuchi Y, Ohkawa R, Lai SJ, Yamazaki A, Ikoma H, Yano K, Kameda T, Tozuka M
  • Journal Title: Biological Chemistry Volume: 400 Issue: 2 Pages: 209-218
  • DOI: 10.1515/hsz-2018-0284
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Validation and application of a novel cholesterol efflux assay using immobilized liposomes as a substitute for cultured cells (2018)
  • Author(s): Horiuchi Y, Lai S-J, Yamazaki A, Nakamura A, Ohkawa R, Yano K, Kameda T, Okubo S, Shimano S, Hagihara M, Tohda S, Tozuka M
  • Journal Title: Bioscience Reports Volume: -
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Availability of apoB-depleted serum in clinical assay for cholesterol efflux capacity using immobilized liposome-bound gel beads (2019)
  • Author(s): Horiochi Y, Ohkawa R, Lai SJ, Shimano S, Hagihara M, Tohda S, Tozuka M
  • Organizer: 23rd IFCC-EFLM European Congress of Clinical Chemistry and Laboratory Medicine
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 血清アミロイドAが高比重リポタンパクのコレステロール引き抜き能に及ぼす影響 (2019)
  • Author(s): 陸田優芽，堀内優奈，藤井祐葵，賴劭睿，戸塚実，大川龍之介
  • Organizer: 第14回日本臨床検査教育学会学術大会
• [Presentation] 血清を測定対象とする固相化リポソーム結合ゲルビーズを用いたコレステロール引き抜き能測定の検討 (2019)
  • Author(s): 堀内優奈，賴劭睿，島野志都子，萩原三千男，東田修二，戸塚実，大川龍之介
  • Organizer: 第59回日本臨床化学会年次学術集会
• [Presentation] 臨床現場で利用可能なコレステロール引き抜き能測定法の開発と評価 (2019)
  • Author(s): 堀内優奈，賴劭睿，島野志都子，萩原三千男，東田修二，戸塚実，大川龍之介
  • Organizer: 日本臨床検査自動化学会第51回大会
• [Presentation] 固相化リポソーム結合ゲルビーズを用いたコレステロール引き抜き能測定法の従来法との比較 (2019)
  • Author(s): 堀内優奈，南部真由、賴劭睿，戸塚実，大川龍之介
  • Organizer: 第66回日本臨床検査医学会学術集会
• [Presentation] 新たなコレステロール引き抜き能評価法へのレシチンコレステロールアシルトランスフェラーゼの影響 (2019)
  • Author(s): 南部真由、堀内優奈，賴劭睿，戸塚実，大川龍之介
  • Organizer: 第66回日本臨床検査医学会学術集会
• [Presentation] HDLのコレステロール引き抜き能はHDLコレステロール濃度とは異なるバイオマーカーとなりうる (2019)
  • Author(s): 堀内 優奈，大川 龍之介，島野 志都子，萩原 三千男，東田 修二，戸塚 実
  • Organizer: 第29回 生物試料分析科学会年次学術集会
• [Presentation] Development of a novel method to estimate the cholesterol efflux capacity of high-density lipoprotein. (2018)
  • Author(s): Tozuka M., Horiuchi Y., Lai S.J., Ohkawa R.
  • Organizer: 2018 TMU Medical Laboratory Forum
  • Invited
• [Presentation] 無細胞系コレステロール引き抜き能評価法の開発と高比重リポタンパクサブクラスの引き抜き能の比較. (2018)
  • Author(s): 堀内 優奈，賴 劭睿，南部 真由，大川 龍之介，戸塚 実.
  • Organizer: 第65回日本臨床検査医学会学術集会
• [Presentation] Validation and application of a novel cholesterol efflux assay using immobilized liposomes as a substitute for cultured cells (2018)
  • Author(s): Horiuchi Y, Lai S-J, Yamazaki A, Nakamura A, Ohkawa R, Yano K, Kameda T, Okubo S, Shimano S, Hagihara M, Tohda S, Tozuka M
  • Organizer: XVIIIth International Symposium on Atherosclerosis
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 固相化リポゾームを用いたコレステロール引き抜き能評価法の開発と評価 (2018)
  • Author(s): 堀内 優奈, 賴 劭睿, 山崎 あずさ, 中村 文香, 大川 龍之介, 矢野 康次, 亀田 貴寛, 大久保 滋夫, 島野 志都子, 萩原 三千男, 東田 修二, 戸塚 実
  • Organizer: 第58回日本臨床化学会年次学術集会