便プロテオーム解析を用いた小児外科疾患のトランスレーショナルリサーチ

• Project/Area Number: 20K20469
• Project/Area Number (Other): 19H05561 (2019)
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2020); Single-year Grants (2019)
• Review Section: Medium-sized Section 52:General internal medicine and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 藤代 準 東京大学, 医学部附属病院, 教授 (60528438)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 須田 亙 国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター, チームリーダー (20590847) ; 川島 祐介 公益財団法人かずさDNA研究所, ゲノム事業推進部, ユニット長 (30588124)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥26,000,000 (Direct Cost: ¥20,000,000、Indirect Cost: ¥6,000,000); Fiscal Year 2022: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 2021: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000); Fiscal Year 2020: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000); Fiscal Year 2019: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
• Keywords: 便 / プロテオーム解析 / 早期診断バイオマーカー / 胆道閉鎖症 / 胎便 / 短腸症候群 / 腸内細菌叢 / ヒルシュスプルング病 / 急性虫垂炎 / 尿 / プロテオーム / 新生児 / 小児外科 / 壊死性腸炎 / 細菌メタゲノム解析

Outline of Research at the Start

ヒト便プロテオーム解析技術を構築し胆道閉鎖症および胎便に関する研究を開始している。胆道閉鎖症患児の術前の便中には、特徴的なタンパクプロファイルが存在する可能性が示唆された。今後も症例の蓄積を行い、便を用いた胆道閉鎖症の早期診断マーカーの探索を進める。また、壊死性腸炎に代表される未熟腸管に起因した腸管トラブルの病因解明と新しいバイオマーカーの探索さらには新規治療法の開発を目指し、胎便の解析を進める。

Outline of Annual Research Achievements

①かずさDNA研究所と共同して開発したData-independent acquisition massspectrometry（DIA）ベースの便プロテオーム解析を利用した研究を進めている。
①-1: 胆道閉鎖症（BA）の早期診断と早期治療を目指し非侵襲的に採取可能な便を利用してBAの早期診断バイオマーカーの探索研究を継続している。本研究成果は2020年に国際誌に発表し2021年度は国内外の学会で多く発表し評価を得た。2023年度も継続して検体収集を行なっている。また、葛西手術後の腸内環境に関する研究は、プロテオーム解析を終え、現在論文作成段階である。①-2: 胎便中に含まれるヒト由来タンパク質に着目して新生児期に発症する消化管疾患のバイオマーカー探索および病因の解明を目的とした胎便研究については、259症例の初回胎便をプロテオーム解析で分析し胎便中に存在する5,370種類のヒト由来タンパク質の検出に成功した。本研究では、統計学的手法を用いて、詳細な臨床データを加え多角的な解析を行い、国際誌であるNatue Communicationsに論文を投稿、3か月間のリバイス期間を経て再投稿を終えた状況にある（Unpublished data: 2024年4月11日）。①-3: 新生児期にストーマ造設を行った児に関して遠位側腸管へのストーマ排液注入（MFR: mucosal fistula refeeding）の効果についての研究を進めている。本研究成果は2021年度、2022年度の学会で発表し現在論文投稿中である。①-4:短腸症候群に関する便プロテオーム研究にも着手しており学会発表を終えている。
② 腸内細菌叢解析研究では理化学研究所と連携して進めている。②-1 Hirschsprung病類縁疾患の腸内細菌叢解析を進めている状況にある。

Research Products

• [Journal Article] 便プロテオーム解析 (2023)
  • Author(s): 1.渡辺栄一郎, 川島祐介, 柿原知, 設樂佳彦, 斎藤傑, 香川礼子, 紺野亮, 石川将己, 高見尚平, 清水泰岳, 松本恭明, 福家辰樹, 高澤慎也, 西明, 新井勝大, 野村伊知郎, 岡田賢, 高橋尚人, 小原收, 藤代準.
  • Journal Title: 小児外科 Volume: 55 Pages: 150-157
• [Journal Article] A Comprehensive Microbial Analysis of Pediatric Patients with Acute Appendicitis (2023)
  • Author(s): 1.Aiyoshi T, Kakihara T, Watanabe E, Tanaka N, Ogata Y, Masuoka H, Kurokawa R, Fujishiro J, Masumoto K, Wataru S.
  • Journal Title: Journal of microbiology, immunology, and infection Volume: 56 Issue: 4 Pages: 695-704
  • DOI: 10.1016/j.jmii.2023.03.006
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 胆道閉鎖症の便蛋白/MS解析とバイオマーカーとしての意義 (2021)
  • Author(s): 渡辺栄一郎, 川島祐介, 柿原知, 高見尚平, 高澤慎也, 小原收, 藤代準.
  • Journal Title: 肝胆膵 Volume: 83 Pages: 577-586
• [Journal Article] Discovery of Candidate Stool Biomarker Proteins for Biliary Atresia Using Proteome Analysis by Data-Independent Acquisition Mass Spectrometry (2020)
  • Author(s): Watanabe E, Kawashima Y, Suda W, Kakihra T, Takazawa S, Nakajima D, Nakamura R, Nishi A, Suzuki K, Ohara O, Fujishiro J
  • Journal Title: proteomes Volume: 8(4) Issue: 4 Pages: 36-36
  • DOI: 10.3390/proteomes8040036
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Anatomical and histological characteristics of the hepatobiliary system in adult Sox17 heterozygote mice (2020)
  • Author(s): Pattarapanawan M, Uemura M, Miyazaki N, Takami S, Tomiyasu H, Tsunekawa N, Hirate Y, Fujishiro J, Kurohmaru M, Kanai-Azuma M, Higashiyama H, Kanai Y.
  • Journal Title: Anat Rec Volume: 303 Issue: 12 Pages: 3096-3107
  • DOI: 10.1002/ar.24466
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Optimization of data-independent acquisition mass spectrometry for deep and highly sensitive proteomic analysis (2019)
  • Author(s): Yusuke Kawashima, Eiichiro Watanabe, Taichi Umeyama, Daisuke Nakajima, Masahira Hattori, Kenya Honda, Osamu Ohara
  • Journal Title: International journal of molecular sciences Volume: 20 Issue: 23 Pages: 5932-5932
  • DOI: 10.3390/ijms20235932
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 網羅的タンパク質解析技術を用いた胎便タンパク質解析研究 (2024)
  • Author(s): 渡辺栄一郎、設樂佳彦、紺野亮、吉原正仁、木本豪、鹿島晃平、伊藤淳、 向井丈雄、柿原知、永松健、高橋尚人、藤代準、川上英良、小 原收、川島祐介
  • Organizer: 第53回日本小児消化管機能研究会
• [Presentation] プロテオーム解析を応用した腸内細菌叢の新知見 便プロテオーム解析を用いた臨床への挑戦 (2023)
  • Author(s): 渡辺栄一郎
  • Organizer: 日本患者由来がんモデル学会学術集会
  • Invited
• [Presentation] Exploratory research for neonatal GI diseases using meconium proteome analysis (2023)
  • Author(s): Watanabe E, Kakihara T, Nishi A, Fujishiro J, Shitara Y, Takahashi N, Yoshihara M, Kawakami E, Konno R, Kawashima Y, Ohara O
  • Organizer: 第60回 日本小児外科学会学術集会
• [Presentation] 便プロテオーム解析を用いた短腸症候群患児特異的ヒト由来タンパク質の探索 (2023)
  • Author(s): 高澤慎也、渡辺栄一郎、川島祐介、紺野亮、石川将己、柿原知、吉田真理子、森田香織、一瀬諒紀、泊 卓志、松田 理奈、西明、小原收、藤代準
  • Organizer: 日本プロテオーム学会2023年大会
• [Presentation] 胎便に含まれるヒト由来タンパク質に関する網羅的タンパク質解析研究 (2022)
  • Author(s): 設楽佳彦、渡辺栄一郎、柿原知、木本豪、向井丈雄、杉本美紀、伊藤淳、井上毅信、鹿嶋晃平、垣内五月、永松健、藤代準、高橋尚人
  • Organizer: 第58回 日本周産期新生児学会・学術集会
• [Presentation] 胎便プロテオーム解析を用いた新生児の消化管疾患に対する新たな治療戦略創出への挑戦 (2022)
  • Author(s): 渡辺栄一郎、川島祐介、紺野亮、設楽佳彦、柿原知 高橋尚人、川上英良、小原收、藤代準
  • Organizer: 日本プロテオーム学会2022年大会
• [Presentation] 便を用いた網羅的タンパク解析技術・プロテオーム解析を利用した胆道閉鎖症研究 (2022)
  • Author(s): 渡辺栄一郎, 柿原知, 高澤慎也, 西明, 鈴木完, 藤代準.
  • Organizer: 第59回日本小児外科学会学術集会
• [Presentation] 小児急性虫垂炎に対する16S rRNA遺伝子解析による腸内細菌叢解析研究 (2022)
  • Author(s): 相吉翼, 柿原知, 田中尚, 藤代準, 増本幸二, 渡辺栄一郎, 須田亙
  • Organizer: 第122回日本外科学会定期学術集会
• [Presentation] 基礎研究者と共同して構築した便を対象としたData-independent acquisition mass spectrometry(DIA-MS)ベースプロテオーム解析による胆道閉鎖症の早期診断マーカー探索 (2021)
  • Author(s): 渡辺栄一郎、川島祐介、須田亙、柿原知、高澤慎也、中島大輔、中村蓮、西明、鈴木完、小原收、藤代準.
  • Organizer: 第121回 日本外科学会学術集会
• [Presentation] プロテオーム解析を用いたリンパ管腫内用液のタンパク質解析研究 (2021)
  • Author(s): 朝長高太郎, 渡辺栄一郎, 三宅和恵, 吉田真理子, 鈴木完, 藤代準.
  • Organizer: 第58回日本小児外科学会学術集会
• [Presentation] 便プロテオーム解析を用いた小腸瘻排液のタンパク質成分に関する研究 (2021)
  • Author(s): 渡辺栄一郎、柿原知、藤雄木亨真、三宅和恵、朝長高太郎、吉田真理子、鈴木完、藤代準.
  • Organizer: 第58回日本小児外科学会学術集会
• [Presentation] Discovery of candidate stool biomarker proteins for biliary atresia using deep proteome analysis by data-independent acquisition mass spectrometry (Young Scientist Award) (Agilent Technology Award) (2021)
  • Author(s): Eiichiro Watanabe, Yusuke Kawashima, Wataru Suda, Tomo Kakihara, Shinya Takazawa, Daisuke Nakajima, Ren Nakamura, Akira Nishi, Kan Suzuki, Osamu Ohara, Jun Fujishiro.
  • Organizer: 10th AOHUPO. 2021.6.30-7.2 Pusan, Korea
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Discovery of candidate stool biomarker proteins for biliary atresia using deep proteome analysis by data-independent acquisition mass spectrometry(AOHUPO Presentation Award) (2021)
  • Author(s): Eiichiro Watanabe, Yusuke Kawashima, Wataru Suda, Tomo Kakihara, Shinya Takazawa, Daisuke Nakajima, Ren Nakamura, Akira Nishi, Kan Suzuki, Osamu Ohara, Jun Fujishiro.
  • Organizer: 第19回大会JHUPO. 2021.7.19-21. 徳島
• [Presentation] Discovery of candidate stool biomarker proteins for biliary atresia using deep proteome analysis by data-independent acquisition mass spectrometry(The Best Asian Poster Award) (2021)
  • Author(s): Eiichiro Watanabe, Yusuke Kawashima, Wataru Suda, Tomo Kakihara, Shinya Takazawa, Daisuke Nakajima, Ren Nakamura, Akira Nishi, Kan Suzuki, Osamu Ohara, Jun Fujishiro.
  • Organizer: HUPO. 2021.11.15-19. Vancouver, Canada
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Investigation of microbiome composition in pediatric acute appendicitis (2021)
  • Author(s): Tsubasa Aiyoshi, Tomo Kakihara, Eiichiro Watanabe.
  • Organizer: The 50th Annual Meeting of The Japanese Society for Immunology. 2021.12.8-10. Nara
• [Presentation] Investigation of host-derived proteins in gastrointestinal fluid of infants with DIA-MS-based proteomic analysis (2021)
  • Author(s): Tomo Kakihara, Eiichiro Watanabe.
  • Organizer: The 50th Annual Meeting of The Japanese Society for Immunology. 2021.12.8-10. Nara
• [Presentation] Urinary proteome analysis for ureteropelvic junction obstruction by data-independent acquisition mass spectrometry (2021)
  • Author(s): Jun Fujishiro, Eiichiro Watanabe, Ryo Konno, Yusuke Kawashima, Shinya Takazawa, Mariko Yoshida, Osamu Ohara
  • Organizer: 54th Annual Scientific Meeting of the Pacific Association of Pediatric Surgeons, PAPS2021
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 便を用いた網羅的タンパク解析技術・プロテオーム解析を利用した胆道閉鎖症研究（続報） (2020)
  • Author(s): 渡辺栄一郎
  • Organizer: 第47回 日本胆道閉鎖症研究会
• [Presentation] 便プロテオーム解析を用いた葛西術後の消化管機能に関する研究 (2020)
  • Author(s): 三宅和恵、渡辺栄一郎、川島祐介、柿原知、高澤慎也、西明、鈴木完、小原收、藤代準
  • Organizer: 第47回 日本小児栄養消化器肝臓病学会
• [Presentation] 便を用いた網羅的タンパク解析技術・プロテオーム解析を利用した胆道閉鎖症研究 (2019)
  • Author(s): 渡辺栄一郎、川島祐介、須田 亙、柿原 知、朝長高太郎、星野論子、則内友博、一城千都絵、鈴木完、服部正平、小原收、藤代準
  • Organizer: 第46回日本胆道閉鎖症研究会
• [Patent(Industrial Property Rights)] DIAGNOSIS METHOD, DIAGNOSIS KIT AND TREATMENT METHOD FOR BILIARY ATRESIA (2020)
  • Inventor(s): 渡辺栄一郎、藤代準、小原收、川島祐介、服部正平、須田亙
  • Industrial Property Rights Holder: 渡辺栄一郎、藤代準、小原收、川島祐介、服部正平、須田亙
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2020
• [Patent(Industrial Property Rights)] DIAGNOSIS METHOD, DIAGNOSIS KIT AND TREATMENT METHOD FOR BIRIALY ATRESIA (2019)
  • Inventor(s): 渡辺栄一郎、藤代準、小原收、川島祐介、服部正平、須田亙
  • Industrial Property Rights Holder: 渡辺栄一郎、藤代準、小原收、川島祐介、服部正平、須田亙
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2019
  • Overseas