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, 特任講師 (70723253)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2021)
• 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: ALアミロイドーシス / ラマン分光法 / 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

ALアミロイドーシスの診断は、生検からホルマリン固定、免疫染色、質量解析など最終診断までに長時間を要する。特に心アミロイドーシスは難治性であり、診断に時間を要することで生命予後にも影響を及ぼすため、迅速な新規診断法の確立が喫緊の課題である。本研究では、難治性かつ診断に時間を要する造血器疾患の代表としてALアミロイドーシスを挙げ、ラマン分光法を用いた迅速な新規診断法の開発を目的とし、特に心臓アミロイドーシス（AL, TTR）の早期診断法の確立を試みる。
AL,AA,TTRアミロイドーシスと診断されている患者の病理標本（パラフィン包埋）から薄層標本を作製し、ラマン分光法を用いて解析した。対象患者は10例で、男性7例、女性3例、年齢49-82歳（中央値70歳）、AL7例、TTR2例（野生型）、AA1例、アミロイド浸潤臓器は、心臓4例（AL2例、TTR2例）、腎臓2例、胃2例（AL2例、AA1例）、直腸2例、皮膚3例、まずCongo red染色陽性かつ偏光顕微鏡で緑色屈折をきたす部位を同定し、同部位を未染色サンプルで確認して、ラマンスペクトル解析を行った。検討したすべてのサンプルで、1680 cm-1付近にピークを認め、このピークに関しては、過去の検討からβシート構造に由来している可能性がある（ACS chemical Neuroscience 2018）また胃AAとALでは曲線の相違を認めた、臓器別では消化管（胃・十二指腸・直腸）のサンプルでは、他の臓器と比較して、1630-1650 cm-1に曲線の相違を認めた。しかし、心臓ALとTTRアミロイドーシス患者においては、ラマンシフトピークの相違は明らかではなかった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ALアミロイドーシスは稀少疾患であるが、今回10例の集積が可能であり、またALアミロイドーシスに比較的特異的なラマンシフトおよび臓器別のラマンシフトピークの相違を見出した。また並行してAAアミロイドーシス患者やTTR型アミロイドーシス患者の検体を用いた検討を行っており、ALアミロイドーシスとの比較検討も進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

Congo red染色以外のアミロイド染色用色素であるダイレクトファーストスカーレットやチオフラビンTなどを用いて、前述の薄層標本を染色し、異なる試薬で染色した同一アミロイドーシス検体間の比較によりALアミロイド線維に特異的な変化をラマンスペクトル解析にて検討する。特に心臓アミロイドーシスに関して、ALとTTRとの判別が可能な解析法を導き出す。そしてCongo red染色による偏光とラマン分光を合体させたALアミロイドーシスの迅速病型確定診断の樹立を試み、将来的には生標本を用いた無染色組織イメージングを目指す。

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: －
  • DOI: 10.1002/jha2.402
  • Peer Reviewed / Open Access
• [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）