The acute phase serum zinc concentration is a reliable biomarker for predicting the functional outcome after spinal cord injury

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K16680
• Research Institution: Japan Organization of Occupational Health and Safety, Spinal Injuries Center
• Principal Investigator: 久保田 健介 独立行政法人労働者健康安全機構総合せき損センター(研究部), 独立行政法人労働者健康安全機構総合せき損センター(研究部), 研究員(移行) (00717069)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 脊髄損傷 / 予後予測 / 血清亜鉛濃度

Outline of Annual Research Achievements

近年、iPS細胞などを用いた脊髄再生治療に高い関心が集まっている。しかし、急性期脊髄損傷では自発的な機能回復がしばしば見られ、回復の程度も患者ごとに異なるため、神経学的予後予測は極めて困難である。そのため、新規治療候補薬が急性期脊髄損傷患者にどれほどの麻痺改善効果をもたらすのか判別することが難しく、脊髄損傷に対する新規治療薬開発の大きな障害となっている。そこで、我々は、疾患重症度と逆相関することが複数の疾患で報告されている血清亜鉛濃度に注目し、急性期脊髄損傷のバイオマーカーとしての可能性を検証した。
まず、運動機能予後が異なる脊髄損傷マウスモデルを作成し、脊髄損傷の重症度、運動機能予後、および急性期血清亜鉛濃度の関係を調べた。すると、損傷急性期の血清亜鉛濃度は麻痺重症度に比例して減少し、受傷から12時間後の血清亜鉛濃度により運動機能予後を正確に予測できることがわかった。
この結果に基づき、総合せき損センターで前向き研究を行い、急性期の血清亜鉛濃度で運動機能予後を予測できるかどうかを調べた。その結果、38人の脊髄損傷患者に関する非線形回帰分析にて、脊髄損傷後72時間以内の血清亜鉛濃度が長期の運動機能予後を高い精度で予測することに成功した（R2=0.84、予測式：回復後のASIA motorスコア=98.064 / {1 + EXP [－0.236([Zn] －67.489)]}）。この精度はこれまでに報告された急性期バイオマーカーよりも著しく高く、脊髄損傷急性期の血清亜鉛濃度が脊髄損傷患者の運動機能予後を予測するための有用なバイオマーカーであることが分かった。
本研究の成果は、EBioMedicine誌に報告しており、今後の脊髄損傷の新規治療法開発に寄与しうると確信している。