2022 Fiscal Year Annual Research Report

表皮ケラチンを用いた非侵襲的環境エクスポゾーム解析法の構築

Research Project

Project/Area Number	21K19838
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	大江知行東北大学, 薬学研究科, 教授 (10203712)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	李宣和東北大学, 薬学研究科, 准教授 (60519776) 幡川祐資東北大学, 薬学研究科, 助教 (30878351)
Project Period (FY)	2021-07-09 – 2023-03-31
Keywords	エクスポゾーム / ケラチン
Outline of Annual Research Achievements	近年、化学物質の環境濃度のみならず、個々人の暴露（exposure）を解析する『エクスポゾーム』の重要性が示唆されている。主にターゲット分子の長期内部暴露を血中タンパク質付加体として解析されるが、環境濃度のみならず滞在時間・防御・吸収・代謝・排泄などの要因もあり、経時的かつ網羅的解析が望まれる。一方、表皮角質層を構成する疎水性タンパク質『ケラチン』は、外部刺激の防護壁として直接かつ恒常的に暴露されており、『エクスポゾーム』の記録媒体として以下の可能性を有する：①多様な化学修飾を受ける、②疎水性低分子を保持できる、③短周期で置き換わる、④非侵襲的に採取できる。そこで我々は、従来の長期暴露のターゲット分析から経時的かつノンターゲット解析可能な新規環境エクスポゾーム解析法開発を目的とした。初年度は、『表皮ケラチン上の化学修飾解析法』を確立し毛髪ケラチンへの展開やUV照射や化学物質暴露による変動も解析できた。最終年度は『表皮上の非共有結合型低分子解析法』を中心に試みた。低分子の抽出は、清拭法・カップ法による表皮からの直接抽出、テープストリッピング法で得たケラチンからの抽出を比較した。その結果、清拭法では主にセラミドとphosphatidylethanolamineなど脂質類の検出やUVによる変動は見られたが、当初目的とした環境中揮発性有機化合物の検出は困難であった。そこで、環境中に高濃度に存在するアルデヒド類に対象を絞り以下検討した。その結果、4-bromophenylhydrazineによる誘導体化と特徴的な同位体パターンを用いたスクリーニング系、更には表皮に存在する求核性ペプチドGHK付加体としての検出系の可能性を確認できた。