2023 Fiscal Year Research-status Report
Development of organelle metabolome measurement technology
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22K18924
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
和泉 自泰 九州大学, 生体防御医学研究所, 准教授 (70622166)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Keywords | オルガネラメタボロミクス / メタボローム解析 / 細胞内小器官 / ノンターゲットメタボロミクス / 代謝物局在 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、細胞内の代謝物局在情報を時期特異的に取得可能な「オルガネラメタボローム計測技術」を開発する。本年度は、昨年に引き続き「I. オルガネラメタボローム計測技術の開発」を中心に開発を行った。「① 1細胞ピッキング技術の開発」では、制御ソフトウェアおよびアクチュエータ (5軸) の高性能化・高速化に取り組み、顕微鏡下で狙った細胞を連続的に回収できるように改変した。「② 細胞小器官の単離・精製技術の開発」では、電気的・化学的・物理的な手法をいくつか検討し、細胞の破砕方法を詳細に検討した。続いて、核とミトコンドリアを迅速に単離・濃縮可能なマイクロ流路チップの作製にも引き続き取り組んだ。流路のデザイン（流路幅、長さなど）を変更したマイクロ流路チップを2度試作することで、顕微鏡下で核およびミトコンドリアがある程度の精度で単離できていることを確認した。「③ 新規の高感度・超網羅的メタボロ―ム測定技術の開発」では、世界最高の親水性代謝物の網羅性を有するメタボローム分析法「親水性相互作用/陰イオン交換クロマトグラフィータンデム質量分析法 (uified-HILIC/AEX/MS)」の潜在特性を拡張し、親水性から疎水性の超網羅的な代謝物分析系へと発展させた。具体的には、包括的脂質分析を達成するために、脂質の部分的な極性構造を利用し、従来のunified-HILIC/AEXの初期移動相の有機溶媒比率を高めることで，分析前半のHILICモードにおける分離・溶出が可能となった。これにより、unified-HILIC/AEX/MSは、ワンショットで低極性から高極性までの幅広い脂質・代謝物の分析を達成した。低極性から高極性までの代謝物を一斉に抽出可能な溶媒を選定し、さらに、同一試料からのメタボロームおよびプロテオーム測定が可能なプロトコルを構築した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究課題①「1細胞ピッキング技術の開発」においては、従来の我々の1細胞ピッキング技術の高性能化（速度および精度）を達成することで、顕微鏡下で注目すべき細胞種を迅速に回収できる装置へと発展させた。課題②「細胞小器官の単離・精製技術の開発」においては、昨年度を含めて合計4回のマイクロ流路チップの試作を行うことで、核およびミトコンドリアがマイクロチップ流路内である程度分離・単離されていることを確認した。課題③の「新規の高感度・超網羅的メタボロ―ム測定技術の開発」では、昨年度開発した親水性代謝物の網羅的観測手法であるunified-HILIC/AEX/MSを発展させ、脂質から親水性代謝物，すなわち真の意味でのメタボロームを1度で計測できる画期的な分離・分析法を確立した。さらに、包括的な脂質・極性代謝物分析に資する試料調製法についても最適化が完了し、「オルガネラメタボローム計測技術」の基盤技術が整った。
以上の結果から、現時点では、「おおむね順調に進展している」といえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
「I. オルガネラメタボローム計測技術の開発」については、今年度作製したマイクロ流路チップを用いて核・ミトコンドリア画分を迅速に回収し、今年度開発に成功したunified-HILIC/AEX/MS分析法および抽出法を用いてメタボロームおよびプロテオーム計測を実施し、当該技術の再現性を確認する。
「II. 活性調節因子として働く新規代謝物の同定」については、ヘテロながん生細胞集団から細胞周期をリアルタイムに観測できるFucci 3.2 (fluorescent ubiqutination-based cell cycle indicator) を発現させたHeLa細胞を用いて、細胞周期 (G1・Early S・Mid S・Late S・G2/M期) の異なる細胞集団 (100～1000細胞) の迅速かつ高精度の細胞サンプリングを行う。細胞単離・破砕後，課題②で開発したマイクロ流路チップを用いて直ちにオルガネラを分画し、前処理を行う。最終的に試料を全量Nano-HILIC/AEX/MSシステムへ導入することで、100～1000細胞の微量試料からの高感度かつ超網羅的なオルガネラメタボローム分析を達成する。
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[Journal Article] Sulfated bile acid is a host-derived ligand for MAIT cells.2024
Author(s)
Ito E, Inuki S, Izumi Y, Takahashi M, Dambayashi Y, Ciacchi L, Awad W, Takeyama A, Shibata K, Mori S, Mak JYW, Fairlie DP, Bamba T, Ishikawa E, Nagae M, Rossjohn J, Yamasaki S*.
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Journal Title
Science Immunology
Volume: 9(91)
Pages: 100492
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Trans-omic analysis reveals opposite metabolic dysregulation between feeding and fasting in liver associated with obesity.2024
Author(s)
Bai Y, Morita K, Kokaji T, Hatano A, Ohno S, Egami R, Pan Y, Li D, Yugi K, Uematsu S, Inoue H, Inaba Y, Suzuki Y, Matsumoto M, Takahashi M, Izumi Y, Bamba T, Hirayama A, Soga T, Kuroda S*.
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Journal Title
iScience
Volume: 27(3)
Pages: 109121
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] FOXK1 promotes nonalcoholic fatty liver disease by mediating mTORC1-dependent inhibition of hepatic fatty acid oxidation.2023
Author(s)
Fujinuma S, Nakatsumi H, Shimizu H, Sugiyama S, Harada A, Goya T, Tanaka M, Kohjima M, Takahashi M, Izumi Y, Yagi M, Kang D, Kaneko M, Shigeta M, Bamba T, Ohkawa Y, Nakayama KI*.
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Journal Title
Cell Reports
Volume: 42(5)
Pages: 112530
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Modulation of host glutamine anabolism enhances the sensitivity of small cell lung cancer to chemotherapy.2023
Author(s)
Kodama M, Toyokawa G, Sugahara O, Sugiyama S, Haratake N, Yamada Y, Wada R, Takamori S, Shimokawa M, Takenaka T, Tagawa T, Kittaka H, Tsuruda T, Tanaka K, Komatsu Y, Nakata K, Imado Y, Yamazaki K, Okamoto I, Oda Y, Takahashi M, Izumi Y, Bamba T, Shimizu H, Yoshizumi T, Nakayama KI*.
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Journal Title
Cell Reports
Volume: 42(8)
Pages: 112899
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Adrenal steroid metabolites and bone status in patients with adrenal incidentalomas and hypercortisolism.2023
Author(s)
Nakao H, Yokomoto-Umakoshi M*, Nakatani K, Umakoshi H, Ogata M, Fukumoto T, Kaneko H, Iwahashi N, Fujita M, Ogasawara T, Matsuda Y, Sakamoto R, Izumi Y, Bamba T, Ogawa Y*.
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Journal Title
eBioMedicine
Volume: 95
Pages: 104733
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Archaeal glycerolipids are recognized by C-type lectin receptor Mincle.2023
Author(s)
Oka S, Watanabe M, Ito E, Takeyama A, Matsuoka T, Takahashi M, Izumi Y, Arichi N, Ohno H*, Yamasaki S*, Inuki S*.
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Journal Title
Journal of the American Chemical Society
Volume: 145(33)
Pages: 18538-18548
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Sulfur metabolic response in macrophage limits excessive inflammatory response by creating a negative feedback loop.2023
Author(s)
Takeda H, Murakami S, Liu Z, Sawa T, Takahashi M, Izumi Y, Bamba T, Sato H, Akaike T, Sekine H, Motohashi H*.
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Journal Title
Redox Biology
Volume: 65
Pages: 102834
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Improved endurance capacity of diabetic mice during SGLT2 inhibition: Potential role of AICARP, an endogenous AMPK activator in the soleus muscle.2023
Author(s)
Nakamura S, Miyachi Y*, Shinjo A, Yokomizo H, Takahashi M, Nakatani K, Izumi Y, Otsuka H, Sato N, Sakamoto R, Miyazawa T, Bamba T, Ogawa Y*.
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Journal Title
Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle
Volume: 14
Pages: 2866-2881
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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