Metabolome analysis for identification of urothelial carcinoma metabotypes and exploration of diagnostic and therapeutic targets

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K09465
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 土谷 順彦 山形大学, 医学部, 教授 (70282176)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 内藤 整 山形大学, 医学部, 講師 (00431643) ; 成澤 貴史 山形大学, 医学部, 助教 (20594328)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 尿路上皮癌 / メタボローム / メタボタイプ

Outline of Annual Research Achievements

4つの尿路上皮癌細胞株（T24、RT4、HT1376、ScabER）について、メタボタイプ分類を試みた結果、これらの細胞株はそれぞれ特徴的な代謝物のパターンを示すことが明らかになった。ランダムフォレストを用いた分類モデルにおいて、15代謝物が重要な特徴量として特定され、さらに平均減少精度に基づく特徴量の重要度の評価において、5代謝物が特定された。RT4（Luminalサブタイプ）では、5-Oxoproline-2、3-Methyl-2-oxovaleric acid、Glycine-3TMSは高濃度で、N-Acetylaspartateと5-Aminovaleric acidは低濃度であった。一方、HT1376（Basal/squamousサブタイプ）はRT4と補完的な代謝物濃度のパターンを示した。T24（p53-likeサブタイプ）は、RT4とHT1376の中間的な代謝物濃度のパターンを示し、ScaBER（Basal/squamousサブタイプ）はこれらの濃度は全て低値であった。15代謝物を用いたメタボローム分類モデルは、ScaBERの1サンプルがT24に分類されたのみで（1/3、33%）それ以外は正確に分類された。代謝物の機能別にみると、RT4では糖代謝、脂質代謝、アミノ酸代謝に関連する代謝物の多くが高濃度を示したのに対し、HT1376はN-Acetylaspartic acid-3TMSと5-Aminovalericacidが高濃度を示した。その他、特徴的な代謝物はGlycyl-Glycineで、T24に特徴的に高濃度に存在していた。以上から、従来の分子サブタイプを代表する細胞株においてメタボタイプの特徴が示された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

尿路上皮癌細胞株のメタボローム解析は終了しており、それらのデータに基づいて機械学習による種々の分類モデルを用いたメタボタイプ分類が行われ既に結果が得られている。一方、正酸素と低酸素環境での培養については、低酸素培養による細胞実験の進捗が遅れており、まだメタボローム解析が行えていない状況である。

Strategy for Future Research Activity

現在、2023年度の実施を予定していた臨床検体を用いた臨床病理学的因子とメタボタイプ分類の準備を行っている。低酸素培養による細胞実験の進捗の遅れについては、2023年度に継続して実施を予定している。また、細胞培養が困難な場合のために、当初の計画に加えて臨床検体に対してp53、GATA-3、CK20、CK5/6による免疫染色を考慮している。現在、臨床検体の薄切を行っており、従来の計画と並行して免疫染色を行い、タンパク発現による分子サブタイプを同定し、メタボタイプとの比較を行うことを計画している。

Causes of Carryover

当初計上していた旅費であるが、コロナ禍にあって予定していた学会に参加しなかった。また、予定以上に消耗品にかかる費用が増加したが、差し引いても次年度の使用額が生じてしまった。ただし、繰越額が8,572円と比較的少額であるため、次年度予算への影響はほとんどないと考えられる。