がん細胞の飛び道具「エクソソーム」のトランスオミクス解析

• Project Area: Transomic Analysis of Metabolic Adaptation
• Project/Area Number: 18H04804
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 平山 明由 慶應義塾大学, 政策・メディア研究科(藤沢), 特任講師 (00572405)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥9,620,000 (Direct Cost: ¥7,400,000、Indirect Cost: ¥2,220,000); Fiscal Year 2019: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2018: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
• Keywords: エクソソーム / メタボローム / オンコメタボライト / メタボロミクス / トランスオミクス / 低酸素

Outline of Annual Research Achievements

本年度は昨年度に引き続き、メタボローム解析に適したエクソソーム回収法の開発を継続した。最近、磁気ビーズの表面に様々な抗体をつけてエクソソームを補足するキットが販売されており、一部は質量分析にも適用可能であるため、血液サンプルを用いて検討を実施した。
また、企業と共同で液体クロマトグラフィー用のカラムを用いたエクソソーム回収キットの開発を実施した。このカラムはシリカベースの担体でできているため、有機溶媒を用いた洗浄が可能であり、サンプル中に含まれる遊離タンパク質等の夾雑物のカラム内への残存を最小限に抑えることが可能である。
このカラムを分取クロマトグラフ装置に取り付けて、エクソソーム回収の自動化についても検討した。がん培養細胞上清から精製したエクソソーム粗分画画分を本装置にて連続回収した結果、非常に高い再現性を示した。これにより、エクソソーム回収の自動化への道筋がつけられた。
がん細胞中に含まれるがん関連代謝物（オンコメタボライト）を対象に、オンコメタボライトを細胞内に大量に蓄積する細胞株を使って、そこから放出されるエクソソームに含まれる代謝物質をメタボローム解析し、細胞内とエクソソーム内のオンコメタボライトの相関について解析を行った。数種類の細胞株について検討を行った結果、細胞内に多量のオンコメタボライトを蓄積する細胞株ではそのエクソソーム中の量も多く、がん細胞がエクソソームを利用してオンコメタボライトを輸送している可能性が示唆された。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] The use of a double coaxial electrospray ionization sprayer improves the peak resolutions of anionic metabolites in capillary ion chromatography-mass spectrometry. (2020)
  • Author(s): Hirayama A, Tabata S, Kudo R, Hasebe M, Suzuki K, Tomita M, Soga T.
  • Journal Title: J Chromatogr A Volume: - Pages: 460914-460914
  • DOI: 10.1016/j.chroma.2020.460914
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Trans-omic analysis reveals allosteric and gene regulation-axes for altered glucose-responsive liver metabolism associated with obesity (2019)
  • Author(s): Kokaji Toshiya、Hatano Atsushi、Ito Yuki、Yugi Katsuyuki、Eto Miki、Ohno Satoshi、Fujii Masashi、Hironaka Ken-ichi、Egami Riku、Inoue Hiroshi、Uda Shinsuke、Kubota Hiroyuki、Suzuki Yutaka、Ikeda Kazutaka、Arita Makoto、Matsumoto Masaki、Nakayama Keiichi I.、Hirayama Akiyoshi、Soga Tomoyoshi、Kuroda Shinya
  • Journal Title: bioRxiv Volume: ―
  • DOI: 10.1101/653758
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Lactate production is a prioritized feature of adipocyte metabolism (2019)
  • Author(s): Krycer James R.、Quek Lake-Ee、Francis Deanne、Fazakerley Daniel J.、Elkington Sarah D.、Diaz-Vegas Alexis、Cooke Kristen C.、Weiss Fiona C.、Duan Xiaowen、Kurdyukov Sergey、Zhou Ping-Xin、Tambar Uttam K.、Hirayama Akiyoshi、Ikeda Satsuki、Kamei Yushi、Soga Tomoyoshi、Cooney Gregory J.、James David E.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 295 Issue: 1 Pages: 83-98
  • DOI: 10.1074/jbc.ra119.011178
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Metabolome analysis of pancreatic cancer-derived extracellular vesicles (2019)
  • Author(s): Ryosuke Hayasaka, Akiyoshi Hirayama, Sho Tabata, Tomoyoshi Soga, Masaru Tomita
  • Organizer: ISEV2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Metabolome analysis of cancer-derived extracellular vesicles under different oxygen concentration (2019)
  • Author(s): Ryosuke Hayasaka, Akiyoshi Hirayama, Sho Tabata, Tomoyoshi Soga, Masaru Tomita
  • Organizer: 15th Annual International Conference of the Metabolomics Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 低酸素膵臓がん細胞が放出する細胞外小胞のマルチオミックス解析 (2019)
  • Author(s): 早坂亮祐、平山明由、田畑祥、長谷部雅子、森大、大沼澄子、曽我朋義、冨田勝
  • Organizer: 第6回 日本細胞外小胞学会
• [Presentation] がん細胞が放出する細胞外小胞のメタボローム解析 (2019)
  • Author(s): 早坂亮祐，平山明由，田畑祥，長谷部雅子，森大，大沼澄子，曽我朋義，冨田勝
  • Organizer: 第42回 日本分子生物学会年会
• [Presentation] 低酸素ストレス下でがん細胞が放出した細胞外小胞中の代謝物質量変化 (2019)
  • Author(s): 早坂亮祐，平山明由，田畑祥，長谷部雅子，石川貴正，曽我朋義，冨田勝
  • Organizer: 第7回 がんと代謝研究会
• [Presentation] がんエクソソームのメタボロミクス (2018)
  • Author(s): 平山明由
  • Organizer: 第41回日本分子生物学会年会
  • Invited
• [Presentation] 膵臓がん細胞が放出する細胞外小胞のメタボローム解析 (2018)
  • Author(s): 早坂亮祐、平山明由、田畑祥、曽我朋義、冨田勝
  • Organizer: 第5回日本細胞外小胞学会JSEV