2020 Fiscal Year Research-status Report
キラルメタボロミクスの飛躍的推進を可能とする二次元LC分離場ライブラリの構築
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19K07027
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
秋田 健行 九州大学, 薬学研究院, 助教 (50294963)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
濱瀬 健司 九州大学, 薬学研究院, 教授 (10284522)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | HPLC / キラルメタボロミクス / キラル固定相 / 鏡像異性体 / D-アミノ酸 / 診断マーカー / Pirkle型固定相 / 多次元HPLC |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで困難であった様々な微量鏡像異性体の生体中における存在や分布、機能の解明を推進し、医療における新たなシーズ探索を加速するため、これまでに構築した二次元LC分離場ライブラリおよび、その過程で得られた知見をもとに以下の研究を行った。
（１）構築した二次元LC分離場ライブラリを用いて、多次元HPLCシステムを設計・作製し、これを用いて、様々な実試料中のキラル低分子化合物の分析法の開発を行った。例として、三次元HPLCを用いる哺乳類体内の微量酸性D-アミノ酸分析、塩基性アミノ酸の三次元キラルHPLC分析法開発と哺乳類尿中含量の解析、タンデム光学分割カラムを利用するロイシン連鎖異性体の二次元HPLCキラル一斉分析法の開発等があげられる。
（２）さらなる高性能二次元LC分離場の開発と評価を行い、二次元LC分離場ライブラリの拡充を行った。例として、2019年度の研究実績として報告したアミノプロピル基制御型キラル固定相は、様々なキラルセレクターに応用し、分離能の向上や保持力の制御が可能となる。そこで、このコンセプトを用いて、キラルアミノ酸の迅速かつ選択的多次元HPLC分析を可能とする高性能Pirkle型固定相の開発を行った。また、これまでの研究で得られた知見を用いてキラルセレクターの構造を精査し、高い分離能を持つ新規Pirkle型キラル固定相を多数開発した。
これらに関連する研究成果を2020年度に、国際原著論文2報に報告し、国内学会13件で発表を行った。また、高い分離能を持つ有望な固定相に関しては特許申請を準備中である。
今後は、これらの研究成果を応用することにより、生体微量鏡像異性体のキラルメタボロミクスのさらなる推進が可能となる。これは、微量鏡像異性体の機能解明や、様々な疾患に対する創薬シーズや診断マーカーの探索を加速し、人類のQOL向上につながる重要な成果である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究計画調書中の「どのように明らかにするか（本研究の方法）」における、【１．HPLC用キラル固定相の合成と分離場ライブラリの構築】（主に2019年度を予定、2020,2021年度にも追加）について、2020年度は2019年度の研究成果として報告したアミノプロピル基制御型キラル固定相のコンセプトを拡張し、キラルアミノ酸の迅速かつ選択的多次元HPLC分析を可能とする高性能Pirkle型固定相を開発した。また、これまでの研究で得られた知見を用いてキラルセレクターの構造を精査し、高い分離能を持つ新規Pirkle型キラル固定相を多数開発した。これらの成果により、2020年度には分離場ライブラリの大幅な拡充が達成された。
また、【２．二次元HPLCシステムの設計・作製】（2019年度を予定）、【３．実試料分析法の開発】（２の終了後2019～2021年度を予定）について、2020年度は、これまでの研究により拡充された分離場ライブラリを用いた二次元HPLCシステムを利用して、タンデム光学分割カラムを利用するロイシン連鎖異性体の二次元HPLCキラル一斉分析法の開発等を行うとともに、さらに多次元HPLCに拡張することにより、哺乳類体内に微量存在する酸性D-アミノ酸、塩基性アミノ酸を高選択的に分析する方法等、生体微量鏡像異性体のキラルメタボロミクスのさらなる推進につながる分析法を多数開発した。
2020年度にはこれらの研究について、原著論文2報を報告し、学会発表13件を行った。
以上の事から、本研究課題の2020年度の研究計画を十分以上、達成しているといえるため、「（1）当初の計画以上に進展している。」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度までの研究成果である、拡充された二次元LC分離場ライブラリを利用することにより、これまで困難であった様々な生体内微量鏡像異性体の高感度かつ高選択的な分析が実現可能となることが期待される。また、アミノプロピル基制御型固定相や、新規キラルセレクターを持つ高分離能固定相は、分析の迅速化へも貢献でき、これまでの研究成果の社会実装に向けた、分析のスループット、コストパフォーマンス向上へとつながる。
そこで本研究計画の最終年度である2021年度は、当初計画の【１．HPLC用キラル固定相の合成と分離場ライブラリの構築】と【３．実試料分析法の開発】に加え、研究成果の社会実装を念頭に、【二次元LC分離場ライブラリを利用した分析の迅速化】に関しても研究に加える予定である。
具体的には、【１．HPLC用キラル固定相の合成と分離場ライブラリの構築】では、これまでの研究成果に基づいたキラルセレクター構造の精密設計とアミノプロピル基制御型固定相のコンセプトの拡張により、分離場ライブラリのさらなる拡充を図る。それとともに、【３．実試料分析法の開発】では、拡充された分離場ライブラリを利用して、これまで困難であった実試料中の微量鏡像異性体の高感度・高選択的分析法の開発を行い、キラルメタボロミクスの推進を図る。加えて、【二次元LC分離場ライブラリを利用した分析の迅速化】では、これまでに見いだされている臨床応用に有望な微量鏡像異性体を含む生体試料について、拡充された分離場ライブラリより、優れた分離特性を持つ固定相を探索し、分析の迅速化を行うことにより、研究成果の社会実装を目指す。
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| Causes of Carryover |
2020年度に成果の発表を予定していた学会が新型コロナウイルス感染拡大のため、中止あるいは誌上開催、オンライン開催に変更となり、当該学会に参加するための旅費を使用しなかったため、当該年度未使用額が生じた。
2021年度には可能な限り、対面の学会においての成果発表を増やし、研究成果の積極的な発信を行うことで、社会貢献につなげる予定である（当初予定の研究計画より２～３件の学会発表増加を予定）。
当該年度未使用額は、主にそのための旅費に使用する計画である。
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