| Project/Area Number |
23K23545
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| Project/Area Number (Other) |
22H02278 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 38050:Food sciences-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
仲川 清隆 東北大学, 農学研究科, 教授 (80361145)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
永塚 貴弘 東北大学, 農学研究科, 准教授 (30445895)
加藤 俊治 東北大学, 農学研究科, 准教授 (60766385)
伊藤 隼哉 東北大学, 農学研究科, 助教 (50781647)
乙木 百合香 東北大学, 農学研究科, 助教 (90812834)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
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| Keywords | 過酸化脂質 / LC-MS/MS / 酸化メカニズム / 酸化ストレス / 酸化機構 / 抗酸化 / 脂質酸化 |
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| Outline of Research at the Start |
応募者らは種々の酸化メカニズムから特徴的に生成する脂質ヒドロペルオキシドの構造に応じ、さらに多種多様で膨大な酸化二次生成物が生じることを確信し、この情報の精緻化で脂質酸化経路の全貌を捉えられると着想した（課題A 質量分析・計算化学に基づく脂質酸化マップの構築）。そして、マップを活かし特定の経路を制御し、食品の未来品質・ヒトの健康社会に繋げることを発想（課題B 高活性および香り・味に寄与する酸化二次生成物の特・制御、課題C 生体脂質の酸化経路解明で導く新規細胞死の制御）して、これを具現化する基盤的研究を推進し、本研究領域に関する未来社会（プレシンギュラリティ時代）へ立ち向かえる基盤価値を創造する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
食品劣化や疾病に繋がる脂質酸化のメカニズムの全貌解明は、世界の過酸化脂質研究者の究極目標である。我々は独自のLC-MS/MS法を駆使し、ラジカル酸化や酵素酸化、一重項酸素酸化、それぞれから特徴的に生成する脂質ヒドロペルオキシドの構造に厳密に応じて、さらに多種多様で膨大な酸化二次生成物が生じることを確信し、この情報の精緻化で脂質酸化経路の全貌を捉えられると着想した。そして、マップを活かし特定の経路を制御し、食品の未来品質・ヒトの健康社会に繋げることを発想して、これを具現化する本研究を構想した。これらの課題を達成し、脂質酸化の徹底管理による食の安全性担保とフードロス削減、酸化物の構造制御によるヒトを魅了する味・香りのプロデュース、そして疾病の新規診断・治療技術の開発やその予防に向けた新機能性食品の創成へ結びつける。こうした基盤的研究を推進し、本研究領域に関する未来社会（プレシンギュラリティ時代）へ立ち向かえる基盤価値を創造する。
上記の課題達成のため、本研究では4つの課題（課題A, 課題B-1, 課題B-2, 課題C）を設定し、本年度は当初の予定通り主に課題A、課題B-1に取り組んだ。また、課題Cについて計画を前倒しし、次年度に向けた準備を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
課題A:質量分析・計算化学に基づく未知の脂質酸化経路の開拓とマップ構築
我々はこれまで質量分析を用いて、脂質ヒドロペルオキシド（LOOH）の異性体構造を解析する技術を開発してきた。幸運にもその質量分析法におけるフラグメンテーション機構はLOOHから酸化二次生成物が生じる機構に通じることに気づいた。課題Aではこの気づきをベースにLOOHから酸化二次生成物が生じる機構を4つにまとめた。この4つの機構によって描かれる脂質酸化経路のマップはGC-MS分析やLC-MS分析による実測値と一致した。
課題B-1:ビックマップによる高活性酸化二次生成物の新規生成経路の特定
アクロレインは食品の品質低下のみならず発癌性も疑われる極めて高反応な化合物で、専ら植物油中のリノレン酸のラジカル酸化で生じると信じられてきた。しかし、課題Aにて作成したマップからアクロレインはリノール酸の一重項酸素酸化からも生成されることが示された。そこでこれを証明するため、リノール酸ヒドロペルオキシド異性体の標準物質を調製し、それらの分解から生じるアクロレインを測定したところ、マップが予想するように、リノール酸の一重項酸素酸化もアクロレインを生じることが明らかとなった。以てビックマップの正確さおよび有用性を実証した。
その他、課題Cについて次年度迅速に研究をスタートできるよう、計画を前倒しして研究準備（過酸化脂質の標品合成、細胞培養など）を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
課題A, 課題B-1 次年度も引き続き質量分析と計算化学を駆使し、ビックマップの精緻化を進める。加えて、生体や食品に生じうるLOOH異性体からアクロレインのような高活性アルデヒドの生成経路を予測し、実測値と照合させ、ビックマップのブラッシュアップを進める。
課題B-2 また次年度はビックマップを通じて、生体酸化脂質だけでなく、食品中に生成される香り・味に寄与する脂質酸化物の探索と創出を行う。一般に酸化脂質は食品風味に悪影響を与えると言われている一方で、一部の酸化脂質は我々の食生活に極めて重要である。こうした風味に好影響を与えている酸化脂質の生成経路を明らかにし、食品の香り・味に寄与する成分の探索や創出へ繋げていく。
課題C 脂質酸化による新規細胞死フェロトーシスは、特に循環器・神経変性疾患の原因として注目され、現在精力的に研究されている。我々も独自に、リン脂質の酸化の違い、さらに「脂質酸化物X」がフェロトーシスに大きく関わるという新説を掴んでおり、ビックマップを活用し、国内外のグループとも連携しつつ世界的に要請されているフェロトーシスの活性本体の特定に挑む。
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