Detection of serum peptides enable the diagnosis of relapsing polychondritis

• Project/Area Number: 19K05721
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 37020:Chemistry and chemical methodology of biomolecules-related
• Research Institution: St. Marianna University School of Medicine
• Principal Investigator: Sato Toshiyuki 聖マリアンナ医科大学, 医学部, 助教 (10350430)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 再発性多発軟骨炎 / 血清 / 血清ペプチド / 診断マーカー / バイオマーカー / ペプチドミクス / 質量分析 / 再発性多発性軟骨炎

Outline of Research at the Start

再発性多発軟骨炎（relapsing polychondritis, RP）は全身の軟骨組織が再発性かつ進行性に侵され、耳・鼻・眼・気管・関節などに炎症を来たす慢性炎症性疾患である。McAdamらが提唱した方法がRP診断に使用されている。しかし、発症初期には臨床症状が揃わず診断基準を満たさないこともあり、RP診断に有用な検査は現時点では確立されていない。本研究では、RPの診断マーカー候補となる血清ペプチドを検出し、単独または複数の血清ペプチドからなるRPの診断モデルを作成し、異なる症例から成るコホートを用いて有用性を検討する。さらに、モデル作成に用いたペプチドが軟骨細胞に与える影響を検討する。

Outline of Final Research Achievements

In the RP group, 27, 9, and 9 peptides showed ion intensity at least 1.2-fold higher or lower in comparison to the HC, RA, and HC+RA (non-RP) groups in the training set, the cohort for the construction of RP-discriminant model, respectively (p<0.05). Selecting 11, 9, and 14 peptides by multivariate analysis, we completely discriminated the RP group from those groups, respectively in the training set. We tried to identify the peptides as described above. As a result, 19 peptides were identified and the most identified peptides were derived from proteins associated with coagulation. Selecting any 4 out of 10 identified peptides used in the discrimination of RP and non-RP groups, we generated 4 RP/nonRP-discriminant models with both sensitivity and specificity of 70.0% or more in testing set, the cohort for the validation of the discriminant model, and testing set with 7 granulomatosis with polyangiitis.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

学術的意義は、「血中ペプチドをバイオマーカーとして捉えた点」である。血中蛋白質は、99%を主要な蛋白質、残り1%を多様な蛋白質・小蛋白質（ペプチド）が占める。代表者のグループは顕微鏡的多発血管炎活動期にのみ検出される血清ペプチドの検出、レビー小体型認知症（DLB）で感度・特異度共に約90％を示すマーカー候補血清ペプチド及びアルツハイマー型認知症（AD）とDLBとを90％以上の確率で判別する血清ペプチドの検出など、ペプチドミクスで診断マーカー開発に応用している。社会的意義は、バイオマーカー研究を治療応用に繋げる点、である。いわば本研究は「バイオマーカー学」を樹立するものである。

Research Products

• [Journal Article] Layilin promotes mitochondrial fission by cyclin-dependent kinase 1 and dynamin-related protein 1 activation in HEK293T cells. (2021)
  • Author(s): Tsutiya A., Arito M., Tagashira T., Sato M., Omoteyama K., Sato T., Suematsu N., Kurokawa MS., and Kato T.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun. Volume: 549 Pages: 143-9
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2021.02.091
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Identification of novel substrates for a disintegrin and metalloprotease 17 by specific labeling surface proteins. (2020)
  • Author(s): Omoteyama K., Sato T., Sato M., Tsutiya A., Arito M., Suematsu N., Kurokawa M., and Kato T.
  • Journal Title: Heliyon Volume: 6 Issue: 12 Pages: e05804-e05804
  • DOI: 10.1016/j.heliyon.2020.e05804
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Roles of Layilin in Regulation of Low-Density Lipoprotein Receptor in Maligmant Glioma Cells. (2020)
  • Author(s): Ushimaru S. Arito M., Tsutiya A., Sato T., Omoteyama K., Sato M., Suematsu N., Kurokawa MS., Kamijo-Ikemori A., Shibagaki Y., and Kato T.
  • Journal Title: J. St. Marianna Univ. Volume: 11 Pages: 53-9
  • Open Access
• [Journal Article] Layilin enhances the invasive ability of malignant glioma cells via SNAI1 signaling. (2019)
  • Author(s): Kaji T., Arito M., Tsutiya A., Sase T., Onodera H., Sato T., Omoteyama K., Sato M., Suematsu N., Kurokawa MS., Tanaka Y., and Kato T.
  • Journal Title: Brain Res Volume: 1719 Pages: 140-7
  • DOI: 10.1016/j.brainres.2019.05.034
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 活性酸素処理により酸化修飾を導入したMyeloperoxidase免疫による自己抗体の産生 (2021)
  • Author(s): 芝野祐斗、吉元瞭、柴原美乃里、佐藤政秋、佐藤利行、黒川真奈絵、永井宏平、加藤智啓
  • Organizer: 日本プロテオーム学会2021年大会
• [Presentation] MPO-ANCA陽性者由来好中球Myeloperoxidase翻訳後修飾の網羅的定量解析 (2021)
  • Author(s): 吉元瞭、佐藤政秋、里川晴夏、芝野祐斗、佐藤利行、黒川真奈絵、永井宏平、加藤智啓
  • Organizer: 日本プロテオーム学会2021年大会
• [Presentation] 再発性多発軟骨炎のバイオマーカー候補となる血清ペプチドの検出 (2021)
  • Author(s): 黒川真奈絵、佐藤利行、佐藤政秋、土屋貴大、表山和樹、有戸光美、末松直也、加藤智啓
  • Organizer: 第71回日本電気泳動学会総会
• [Presentation] 再発性多発軟骨炎における血清ペプチドプロファイルの解析 (2021)
  • Author(s): 佐藤利行、佐藤政秋、表山和樹、土屋貴大 、有戸光美、末松直也 、加藤智啓、黒川真奈絵
  • Organizer: 第93回日本生化学会大会
• [Presentation] 再発性多発軟骨炎における血清ペプチドの網羅的解析 (2021)
  • Author(s): 佐藤利行、佐藤政秋、高桑由希子、有戸光美、大岡正道、末松直也、川畑仁人、加藤智啓、黒川真奈絵
  • Organizer: 第64回日本リウマチ学会総会・学術学会
• [Presentation] 滑膜線維芽細胞におけるライリンの役割 (2019)
  • Author(s): 有戸光美、佐藤利行、表山和樹、佐藤政秋、黒川真奈絵、加藤智啓
  • Organizer: 第63回日本リウマチ学会総会・学術学会
• [Presentation] A Disintegrin And Metalloprotease 17 (ADAM17) の新規基質の探索 (2019)
  • Author(s): 表山和樹、佐藤利行、佐藤政秋、土屋貴大、有戸光美、末松直也、黒川真奈絵、加藤智啓
  • Organizer: 第15回日本臨床プロテオゲノミクス研究会
• [Presentation] ANCA 関連血管炎患者における自己抗原 Myeloperoxidase の翻訳後修飾の解析 (2019)
  • Author(s): 佐々木琳子、永井宏平、西端智也、佐藤政秋、佐藤利行、黒川真奈絵、加藤 智啓
  • Organizer: 日本プロテオーム学会2019年大会・第70回日本電気泳動学会総会
• [Presentation] 顕微鏡的多発血管炎の新規血清ペプチドバイオマーカー候補AC13のMALDI-TOF/MSによる定量 (2019)
  • Author(s): 佐藤政秋、佐藤利行、土屋貴大、表山和樹、有戸光美、末松直也、加藤智啓、黒川真奈絵
  • Organizer: 第92回日本生化学会大会
• [Presentation] IDENTIFYING OF DIAGNOSTIC BIOMARKERS BY PEPTIDOMICS USING AMNIOTIC FLUID OF FETAL LAMB DIAPHRAGMATIC HERNIA MODEL (2019)
  • Author(s): Kawaguchi T., Arito M., Tsutiya A., Suematsu N., Sato T., Omoteyama K., Sato M., Kurokawa MS., Kato T., Kawaguchi K., Kevin C. Pringle, Kitagawa H.
  • Organizer: The 32nd International Symposium on Pediatric Surgical Research (ISPSR2019)
  • Int'l Joint Research