網羅的糖鎖解析による新規癌マーカーの探索と診断技術の開発

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25220206
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 西村 紳一郎 北海道大学, 先端生命科学研究科(研究院), 教授 (00183898)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 神山 俊哉 北海道大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (80322816) ; 能祖 一裕 岡山大学, 医歯(薬)学総合研究科, 准教授 (10314668) ; 大山 力 弘前大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80282135) ; 比能 洋 北海道大学, 先端生命科学研究科(研究院), 准教授 (70333333) ; 天野 麻穂 北海道大学, 創成研究機構 ＵＲＡステーション, 特任助教 (80365808)
• Project Period (FY): 2013-05-31 – 2018-03-31
• Keywords: 糖鎖 / グライコブロッティング法 / グライコミクス / 疾患マーカー / 肝細胞癌 / 膵癌 / 腎細胞癌 / 早期診断法

Research Abstract

平成25年度の計画に従い研究を進め、以下の各項目について予定通りあるいはそれ以上の成果を得た。
①大規模糖鎖解析拠点の整備～北海道大学を糖鎖プロファイルデータ収集のプラットフォームとして整備した。
②患者検体の収集と臨床情報の管理～各研究分担者の所属する研究機関（弘前大学、岡山大学、北海道大学医学部）は各疾患患者試料（血清を中心とした尿、組織・細胞など）の収集と糖鎖プロファイルデータとの関連付けに必要となる広範な臨床情報の管理を行った。また、各々の疾患領域ごとに200～300例程度の患者検体を系統的に採取するために必要な準備・手続き等を完了した。健常者においても血清糖鎖発現プロファイルは性別や年齢、さらに生活習慣などによるある程度の変動（個体差）が観察されることは既に判明しているので、これらの影響をできる限り排除するため、個々の患者の詳細な臨床情報に加えて性別・年齢・既往症や生活習慣に至る基本データの収集を徹底した。
③大規模糖鎖解析～各分担者により収集された患者検体の糖鎖解析をすみやかに開始した。弘前大学においては、一昨年度導入したSweetBlotによりglycoblottingまでを現地で実施し、質量分析用プレートに点茶腐れた上体で北大拠点へ輸送後測定する、という仕組みを構築した。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

本年度計画していた3つの研究実施項目、①大規模糖鎖解析拠点の整備、②患者検体の収集と臨床情報の管理、および③大規模糖鎖解析、それぞれについて目標としていたクライテリアを達成できたと判断する。特に患者・健常者の良質な血清サンプルを体系的に収集するシステムが各研究機関で構築されており、既に収集された多様な疾患領域での大規模グライコミクス研究をスタートさせることができた。

Strategy for Future Research Activity

各年度において、目標としていた堅牢な研究実施体制とシステムの構築を達成している。既に各医療機関との共同研究による成果の一部が医学分野の専門誌（Hepatology、J.Gastroenterology、J.Urologyなど）に公表されており、関連学会での反響も大きかった。
次年度以降には更に疾患糖鎖データベースの質と量の充実を図り、実際に臨床現場での有効性を評価できるマーカーの探索へ進展させる。
また、岡山大学においてはSweetBlotの設置が完了しており、今後さらに大規模解析が加速される見通しである。

Research Products

• [Journal Article] Serum N-glycan alteration associated with renal cell carcinoma detected by high-throughput glycan analysis (2014)
  • Author(s): Hatakeyama S., Amano M., Tobisawa Y., Yoneyama T., Tsuchiya N., Habuchi T., Nishimura S-I., Ohyama C
  • Journal Title: J. Urol. Volume: 191 Pages: 805-813
  • DOI: 10.1016/j.juro.2013.10.052
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A straightforward protocol for the preparation of high performance microarray displaying synthetic MUC1 glycopeptides (2014)
  • Author(s): Matsushita T., Takada W., Igarashi K., Naruchi K., Miyoshi R., Garcia-Martin F., Amano M., Hinou H., Nishimura S-I.
  • Journal Title: BBA-GenSubjects Volume: 1840 Pages: 1105-1116
  • DOI: 10.1016/j.bbagen.2013.11.009
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Discovery of novel differentiation markers in the early stage of chondrogenesis by glycoform-focused reverse proteomics and genomics (2014)
  • Author(s): Ishihara T., Kakiya K., Takahashi K., Miwa H., Rokushima M., Yoshinaga T., Tanaka T., Togame T., Takemoto H., Amano M., Iwasaki N.,Minami A., Nishimura S-I.
  • Journal Title: BBA-GenSubjects Volume: 1840 Pages: 645-655
  • DOI: 10.1016/j.bbagen.2013.10.027
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Serum glycan as a prognostic marker in patients with advanced hepatocellular carcinoma treated with sorafenib (2014)
  • Author(s): Miyahara K., Nouso K., Miyake Y., Nakamura S., Obi S., Amano M., Hirose K., Nishimura S-I., Yamamoto K.
  • Journal Title: Hepatology Volume: 59 Pages: 355-356
  • DOI: 10.1002/hep.26531
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] N- and O-glycome analysis of serum and urine from bladder cancer patients using a high-throughput glycoblotting method (2013)
  • Author(s): Takeuchi M., Amano M., Kitamura H., Tsukamoto T., Masumori N., Hirose K., Ohashi T and Nishimura S-I.
  • Journal Title: Journal of Glycomics & Lipidomics Volume: 3 Pages: 108
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A New Approach for the Synthesis of Hyper-Branched N-Glycan Core Structures from Locust Bean Gum (2013)
  • Author(s): Kumar R., Naruchi K., Miyoshi R., Hinou H., Nishimura S-I.
  • Journal Title: Org. Lett. Volume: 15 Pages: 6278-6281
  • DOI: 10.1021/ol403140h
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Serum glycan markers for evaluation of disease activity and prediction of clinical course in patients with ulcerative colitis. (2013)
  • Author(s): Miyahara K., Nouso K., Saito S., Hiraoka S., Harada K., Takahashi S., Morimoto Y., Kobayashi S., Ikeda F., Miyake Y., Shiraha H., Takaki A., Amano, M. Nishimura S.-I, Yamamoto K.
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 8 Pages: e74861
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0074861
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Attomolar Detection of Influenza A Virus Hemagglutinin Human H1 and Avian H5 Using Glycan-blotted Field Effect Transistor Biosensor (2013)
  • Author(s): Hideshima S., Hinou H., Ebihara D., Sato R., Kuroiwa S., Nakanishi T., Nishimura S-I., Osaka T.
  • Journal Title: Anal. Chem. Volume: 85 Pages: 5641-5644
  • DOI: 10.1021/ac401085c
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Clinical utility of high-throughput glycome analysis in patients with pancreatic cancer (2013)
  • Author(s): Nouso K., Amano M., Miyahara K., Ito M. Y., Miyahara K., Morimoto Y., Kato H., Tsutsumi K., Tomoda T., Yamamoto N., Nakamura S., Kobayashi S., Kuwaki K., Hagihara H., Onishi H., Miyake Y., Ikeda F., Shiraha H., Takaki A., Nakahara T., Nishimura S-I., Yamamoto K.
  • Journal Title: J. Gastroenterology Volume: 48 Pages: 1171-1179
  • DOI: 10.1007/s00535-012-0732-7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of novel serum biomarkers of hepatocellular carcinoma using glycomic analysis (2013)
  • Author(s): Kamiyama T., Yokoo H., Furukawa J., Kurogochi M., Togashi T., Miura N., Nakanishi K., Kamachi H., Kakisaka T., Tsuruga Y., Taketomi A., Nishimura S-I., Todo S.
  • Journal Title: Hepatology Volume: 57 Pages: 2314-2325
  • DOI: 10.1002/hep.26262
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Serum N-glycan profiling predicts prognosis in patients undergoing hemodialysis (2013)
  • Author(s): Hatakeyama S., Amano M., Tobisawa Y., Yoneyama T., Tsushima M., Hirose K., Yoneyama T., Hashimoto Y., Koie T., Saitoh H., Yamaya K., Funyu T., Nisimura S-I., and Ohyama C.
  • Journal Title: Sci. World J. Volume: 2013 Pages: ID268407
  • Peer Reviewed
• [Presentation] High Performance Glycopeptide Microarray: Rapid Epitope Profiling of Monoclonal Antibodies and Serum Autoantibodies
  • Author(s): 西村紳一郎
  • Organizer: 27th International Carbohydrate Symposium (ICS2014)
  • Place of Presentation: Indian Institute of Science, Bangalore INDIA
  • Invited
• [Presentation] Autoantibodies to cancer-associated MUC1 fragments in healthy human sera discovered by high performance glycopeptide microarray platform
  • Author(s): 西村紳一郎
  • Organizer: 246th ACS National Meeting & Expositions
  • Place of Presentation: Hyatt Regency Indianapolis（米国）
• [Presentation] Toward personalized medicine from chemical glycobiology
  • Author(s): 西村紳一郎
  • Organizer: ヒト疾患に深く関連した糖鎖生物学のセミナーシリーズ
  • Place of Presentation: 中央研究院生物医学科学研究所 (Institute of Biomedical Sciences (IBMS)), 台湾
  • Invited
• [Presentation] Toward personalized medicine from glycan biomarkers discovered by glycoblotting-assisted high throughput serum glycomics
  • Author(s): 西村紳一郎
  • Organizer: 8ｔｈ ISABS Conference (ISABS：International Society for Applied Biological Sciences)
  • Place of Presentation: Le Meridien Lav Split（クロアチア）
  • Invited