網羅的血清微量元素プロファイルによる泌尿器科がん疾患特異的血清マーカーの開発

• Project/Area Number: 21K16737
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 56030:Urology-related
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 木村 友和 筑波大学, 医学医療系, 准教授 (10633191)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: 網羅的血清微量元素プロファイル / ICP-MS法 / 癌種別新規血清マーカー / 泌尿器科癌 / 微量元素 / 誘導プラズマ質量分析法 / 血清マーカー

Outline of Research at the Start

生体内には生命機能の維持に重要な役割を担う微量元素が存在しており、その変動はさまざまな疾患と関連する可能性が示唆されている。しかし、癌と微量元素の血清濃度との関連性に関しては、ほとんど研究されていない。また、これらの微量元素を癌患者において網羅的に解析した研究もこれまでない。本研究では、「特定の微量元素の血清中濃度の正常範囲内の変動プロファイルは、特定の臓器の癌化と関係しているのか？」という学術的「問い」を基盤として、ICP-MS法（誘導結合プラズマ質量分析法）を用いた網羅的血清微量元素プロファイルによる泌尿器科癌の特異的血清マーカーの開発を行う。

Outline of Annual Research Achievements

生体内には生命機能の維持に重要な役割を担う微量元素が存在しており、その変動はさまざまな疾患と関連する可能性が示唆されている。本研究においては、これまでICP-MS法（誘導結合プラズマ質量分析法）という手法を応用し、主に血清中の17種の微量元素（Na, Mg, P, S, K, Ca, Fe, Co, Cu, Zn, As, Se, Rb, Sr, Mo, Ag, Cs）の濃度を網羅的に測定し、大腸癌、胃癌、肺癌、肝癌、膵癌、前立腺癌、乳癌、子宮癌、卵巣癌において血清微量元素プロファイルが異なることを明らかにしてきた。またどのような条件下で微量元素プロファイルが変動するか、これまで検討したところ、日内変動するものや年齢、性別、その他生活習慣によって有意に差異を生じうる元素を複数同定することに成功しており、解析手法のブラッシュアップするための実験も継続している。ICP-MS法を用いた網羅的血清微量元素プロファイル測定に基づいた泌尿器科癌種別の新規血清マーカーの開発に向けて、8000人以上の健常者および特定の癌腫を対象とした担癌患者の血清を用い、網羅的微量元素プロファイルのデータベースの構築を完了した。また健常者や非がん患者の解析を進める課程で泌尿器科臓器の良性疾患に関する微量元素プロファイルの重要性も認識されたため、こちらについても研究計画を策定し、解析を継続している。微量元素の変動の原因には、多くの因子の関与が疑われるため、従来の線形的な解析方法では臨床応用に十分な精度をもって判別するには限界がある。本研究においては、より疾患特異的な判別法を開発すべく、k-medoid法といった機械学習の手法を使用することで最適解が得られないか検討を続けている。