Novel and rapid diagnostic appproach of AL amyloidosis by Raman spectroscopy

• Project/Area Number: 20K08712
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 54010:Hematology and medical oncology-related
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 三木 浩和 徳島大学, 病院, 講師 (50511333)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 南川 丈夫 徳島大学, ポストLEDフォトニクス研究所, 准教授 (10637193) ; 高成 広起 徳島大学, ポストLEDフォトニクス研究所, 准教授 (70723253)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); 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)
• Keywords: アミロイドーシス / ラマン分光法 / 心臓アミロイドーシス / 主成分分析 / AL / ATTR / ALアミロイドーシス

Outline of Research at the Start

全身性ALアミロイドーシスは、疾患頻度が少なくかつ非特異的な臨床症状を主訴とするため、早期での鑑別が困難な造血器疾患である。またALアミロイドーシスは、本邦で最多の病型であるが診断のためには、生検検体の特殊な免疫染色や質量解析などを要するため、確定診断までに多大な手間と時間を要する。従って治療開始の遅れとともに生命予後の増悪をもたらしており、特に心アミロイドーシスは予後不良である。本研究では、ラマン分光法を用いた無染色組織イメージングを基軸とし、患者検体を用いてALアミロイドーシスの早期診断法の新規開発を試みる。

Outline of Annual Research Achievements

【背景・目的】アミロイドーシスとは、通常は可溶性である蛋白質が、様々な原因により重合することでアミロイドと呼ばれる線維状の物質となり、組織の細胞外に沈着することで諸臓器の機能障害を生じる難治性の疾患群である。ALアミロイドーシスは、罹病率は100万人あたり約2人と稀であり、倦怠感、食欲不振などの非特異的な症状を主訴とするため、早期では鑑別診断には挙がりにくく、臓器障害が進行してから診断されることも多い。特に心アミロイドーシスでは、心不全や致死的不整脈などを呈するため予後不良である。またアミロイドーシスの確定診断のための免疫染色、遺伝子解析などは多大な手間と時間を要し、特に心アミロイドーシスは生命予後不良である。ラマン分光法は、ラベルフリーかつ短時間で分子構造の解析が可能である。今回アミロイドーシスの診断におけるラマン分光法の有効性を検討した。【対象・方法】当院にてアミロイドーシスの確定診断が得られた11例。パラフィン包埋標本から薄層切片を新たに作成し、ラマン顕微鏡にてラマンスペクトル解析を行った。【結果】男性8例、女性3例、年齢中央値70歳、アミロイド沈着臓器は心臓5例（AL 3例、ATTR2例）、胃2例、腎2例、十二指腸1例、直腸2例、皮膚3例。検討したすべての標本で、Congo red染色陽性部位に一致して特異的なラマンシフトピーク（1680 cm-1）を認めた。このピークはCongo red染色陰性部位には認めず、βシート構造を反映していると考えられた。さらに主成分分析では心臓アミロイドーシスのAL（n=3）とATTR(n=2)において、第8主成分で異なる分布を認めた。【結論・考察】ラマン分光法はアミロイドーシスに対する新規迅速診断法となりうる可能性があり、ALとATTRの鑑別にも有効と考えられた。今後は実臨床への応用のため、主成分の詳細な解析、ラマンスペクトル解析の精度の向上などが課題である。

Research Products

• [Journal Article] The importance of retaining physical functions to prevent skeletal-related events in multiple myeloma patients with bone disease (2022)
  • Author(s): Hirokazu Miki,Shingen Nakamura,Masahiro Oura,Masafumi Nakamura,Ryohei Sumitani,Kimiko Sogabe,Mamiko Takahashi,Tomoko Maruhashi,Takeshi Harada,Shiro Fujii,Hirofumi Hamano,Masateru Kondo,Naoto Okada,Itsuro Endo,Masahiro Abe
  • Journal Title: eJHaem Volume: － Issue: 2 Pages: 480-483
  • DOI: 10.1002/jha2.402
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Raman spectroscopy with principal component analysis for rapid diagnosis of cardiac amyloidosis (2023)
  • Author(s): Hirokazu Miki, Hiroki Takanari, Shin-ichiro Yanagiya, Saki Saijo, Yusaku Maeda, Ryohei Sumitani, Masahiro Oura, Kimiko Sogabe, Mamiko Takahashi, Tomoko Maruhashi, Takeshi Harada, Shiro Fujii, Shingen Nakamura, Yoshimi Bando, Koichi Tsuneyama and Masahiro Abe
  • Organizer: 第85回日本血液学会学術集会
• [Presentation] ラマン分光法を用いたアミロイドーシスに対する新規迅速診断法の開発 (2023)
  • Author(s): 三木浩和，中村信元, 高成広起，柳谷伸一郎
  • Organizer: 第10回日本アミロイドーシス学会学術集会
• [Presentation] ラマン分光法を用いた心臓アミロイドーシスの鑑別診断 (2023)
  • Author(s): 吉本瑞基，本田剛士，高成広起，柳谷伸一郎，三木浩和
  • Organizer: 第61回生物物理学会年会
• [Presentation] Diagnosis of cardiac amyloidosis using Raman spectroscopy (2023)
  • Author(s): Mizuki Yoshimoto, Takeshi Honda, Hiroki Takanari, Shin-ichiro Yanagiya, Hirokazu Miki
  • Organizer: 第100回日本生理学会大会
• [Presentation] ALアミロイドーシス無染色標本のラマン分光顕微観察 (2022)
  • Author(s): 谷口 元基, 本田 剛士, 柳谷 伸一郎, 髙成 広起, 南 康夫, 中村 信元, 三木 浩和, 安倍 正博, 坂東 良美, 常山 幸一
  • Organizer: 第83回日本応用物理学会秋期学術講演会
• [Presentation] The importance of retaining physical functions to prevent skeletal-related events in multiple myeloma patients with bone disease (2021)
  • Author(s): Hirokazu Miki,Shingen Nakamura,Masahiro Oura,Masafumi Nakamura,Ryohei Sumitani,Kimiko Sogabe,Mamiko Takahashi,Tomoko Maruhashi,Takeshi Harada,Shiro Fujii,Hirofumi Hamano,Masateru Kondo,Naoto Okada,Yoshimi Bando, Itsuro Endo,Masahiro Abe
  • Organizer: The 48th annual meeting of European Calcified Tissue Society（web開催）
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The importance of retaining physical functions to prevent SRE in multiple myeloma (2021)
  • Author(s): Hirokazu Miki,Shingen Nakamura,Masahiro Oura,Masafumi Nakamura,Ryohei Sumitani,Kimiko Sogabe, Mamiko Takahashi,Tomoko Maruhashi,Takeshi Harada,Shiro Fujii,H Hamano,Masateru Kondo,Naoto Okada,Yoshimi Bando, Itsuro Endo,Masahiro Abe
  • Organizer: The 46th annual meeting of Japanese Society of Myeloma（web開催）
• [Presentation] Assessment of liver stiffness with shear wave elastography for hepatic AL amyloidosis (2021)
  • Author(s): Hirokazu Miki, Shingen Nakamura, Masafumi Nakamura, Ryohei Sumitani, Masahiro Oura, Kimiko Sogabe, Mamiko Takahashi, Tomoko Maruhashi, Takeshi Harada, Shiro Fujii, Susumu Nishio, Tetsu Tomonari, Masahiro Abe
  • Organizer: 18th International Myeloma Workshop（web開催）
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Diagnostic efficacy of non-invasive ultrasound shear wave elastography for hepatic AL amyloidosis (2021)
  • Author(s): Hirokazu Miki, Shingen Nakamura, Shiro Fujii, Masafumi Nakamura, Makiko Mizuguchi, Ryohei Sumitani, Masahiro Oura, Kimiko Sogabe, Mamiko Takahashi, Tomoko Maruhashi, Takeshi Harada, Kumiko Kagawa, Susumu Nishio, Tetsu Tomonari, Masahiro Abe
  • Organizer: 83th Annual Meeting of the Japanese Society of Hematology（web開催）