癌の予知と予後の検知を目指した唾液中メタボロームマーカーの探索

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26462860
• Research Institution: Tsurumi University
• Principal Investigator: 柴田 達也 鶴見大学, 歯学部, 講師 (90323708)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 二藤 彰 鶴見大学, 歯学部, 教授 (00240747) ; 島田 明美 鶴見大学, 歯学部, 講師 (00339813) ; 杉本 昌弘 慶應義塾大学, 政策・メディア研究科(藤沢), 特任准教授 (30458963)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 唾液 / メタボローム / 代謝物 / 乳癌

Outline of Annual Research Achievements

唾液中から口腔内疾患だけでなく口腔外の疾患を反映する代謝物も検知できるという仮説のもと、疾患に特異性が高く、かつ信頼性の高いマーカーを唾液から絞り込むための基盤研究を行うのが本研究の目的である。具体的にはマウスにおける疾患モデルを作成した上で、唾液中の代謝物の中から疾患の状態を反映する物質を探索する。本研究では代謝物が血中を介し唾液中に現れることを明らかにし、唾液中の代謝物から疾患を予知するための基礎実験を行った。13Cグルコースを用いた代謝物のトレーシング実験からornithine cycle に関わる代謝物putrescine、 acetylspermidineなどは血液から乳腺、肺、肝臓などの組織や唾液腺と唾液に再現性高く検出できることがわかった。このことから数多くの種類の低分子が移行することを確認した。またornithine cycle に関わる代謝物は、乳癌細胞を移植したマウスの唾液中から特異的に検出できた。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本研究の目的である、信頼性の高いマーカーを唾液から絞り込むための基盤研究として、トレーサー実験を行った。そこでは代謝物が血液、乳腺、肺、肝臓、唾液腺組織に再現性高く検出できた結果から代謝物が組織から唾液に移行したことが示唆されている。また乳癌疾患モデルでもまたornithine cycle に関わる代謝物が、乳癌細胞を移植したマウスの唾液中から特異的に検出できた。また、これらの物質の測定には従来キャピラリー電気泳動質量分析装置(CE-MS)を用いてイオン性代謝物質を測定する方法を用いていたが、回収率の低下がみられたために限外濾過フィルターを使わない前処理方法で、該当物質と類似した化合物群だけを高感度で定量値の再現性がよい測定方法を設計し、検証した。

Strategy for Future Research Activity

これまでの代謝物のトレースの結果から、血液、組織から唾液中に代謝物が移行していることを確認できた。まだ網羅性と安定性については実験条件の更なる検討が必要と思われる。そのために同一サンプルを途中で分岐させて、CE-MSとLC-MSそれぞれの方法で解析する事件も追加する予定である。癌細胞の移植実験でも、特定の代謝物の変動は再現良く観察できたが、網羅性についても改善の余地があると思われた。in vivoで13Cグルコースを癌細胞でとりこませ、トレースする解析はまだ十分な検討が済んでおらず、今年度取り組む予定である。

Causes of Carryover

国際会議への出席を含め、研究成果発表を発表するための学会など複数予定していたが、トレース実験の再現性の確認等を含め更なる検討が必要と判断し、学会への出席を見送ったが、次年度には実験のｎ数を増やした上で改めて発表する予定にしており、次年度使用額が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

実験のｎ数を増やすためにメタボローム関連試薬の追加購入が必要であり、あわせて学会出席費用などに使用する予定である。

Research Products

• [Journal Article] Cationized gelatin hydrogels mixed with plasmid DNA induce stronger and more sustained gene expression than atelocollagen at calvarial bone defects in vivo. (2016)
  • Author(s): Komatsu K, Shibata T, Shimada A, Ideno H, Nakashima K, Tabata Y, Nifuji A.
  • Journal Title: J Biomater Sci Polym Ed. Volume: 27(5) Pages: 419-430
  • DOI: 10.1080/09205063.2016.1139486.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bardet-Biedl Syndrome 3 regulates development of cranial base midline structures. (2016)
  • Author(s): Kawasaki M, Izu Y, Hayata T, Ideno H, Nifuji A, Sheffield VC, Ezura Y, Noda M.
  • Journal Title: Bone Volume: － Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1016/j.bone.2016.02.017.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Clinical significance of the expression of autophagy-associated marker, beclin 1, in breast cancer patients who received neoadjuvant endocrine therapy (2016)
  • Author(s): Ueno T, Saji S, Sugimoto M, Masuda N, Kuroi K, Sato N, Takei H, Yamamoto Y, Ohno S, Yamashita H, Hisamatsu K, Aogi K, Iwata H, Imoto S, Sasano H, Toi M.
  • Journal Title: BMC Cancer Volume: 16(1) Pages: 230
  • DOI: 10.1186/s12885-016-2270-9.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Serum immunoglobulin G Fc region N-glycosylation profiling by matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry can distinguish breast cancer patients from cancer-free controls. (2016)
  • Author(s): Kawaguchi-Sakita N, Kaneshiro-Nakagawa K, Kawashima M, Sugimoto M, Tokiwa M, Suzuki E, Kajihara S, Fujita Y, Iwamoto S, Tanaka K, Toi M.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun. Volume: 469(4) Pages: 1140-1145
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2015.12.114.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Features of occlusal state in female Japanese patients with migraine: A case-controlled study. (2016)
  • Author(s): Takeuchi M, Saruta J, Kato M, Sugimoto M, Kamata Y, Shimizu T, To M, Kawata T, Igarashi H, Tsukinoki K.
  • Journal Title: Cranio Volume: － Pages: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Metabolomic profiling reveals novel biomarkers of alcohol intake and alcohol-induced liver injury in community-dwelling men. (2016)
  • Author(s): Harada S, Takebayashi T, Kurihara A, Akiyama M, Suzuki A, Hatakeyama Y, Sugiyama D, Kuwabara K, Takeuchi A, Okamura T, Nishiwaki Y, Tanaka T, Hirayama A, Sugimoto M, Soga T, Tomita M.
  • Journal Title: Environ Health Prev Med. Volume: 21(1) Pages: 18-26
  • DOI: 10.1007/s12199-015-0494-y.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effects of processing and storage conditions on charged metabolomic profiles in blood. (2016)
  • Author(s): Hirayama A, Sugimoto M, Suzuki A, Hatakeyama Y, Enomoto A, Harada S, Soga T, Tomita M, Takebayashi T.
  • Journal Title: Electrophoresis. Volume: － Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1002/elps.201400600.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] H3K9MTase G9a is essential for the differentiation and growth of tenocytes in vitro. (2015)
  • Author(s): Wada S, Ideno H, Shimada A, Kamiunten T, Nakamura Y, Nakashima K, Kimura H, Shinkai Y, Tachibana M, Nifuji A.
  • Journal Title: Histochem Cell Biol. Volume: 144(1) Pages: 13-20
  • DOI: 10.1007/s00418-015-1318-2
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effects of 3-styrylchromones on metabolic profiles and cell death in oral squamous cell (2015)
  • Author(s): Sakagami H, Shimada C, Kanda Y, Amano O, Sugimoto M, Ota S, Soga T, Tomita M, Sato A, Tanuma S, Takao K, Sugita Y
  • Journal Title: Toxicology Reports Volume: 2 Pages: 1281-1290
  • DOI: 10.1016/j.toxrep.2015.09.009
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Alteration of metabolomic profiles by titanium dioxide nanoparticles in human gingivitis model. (2015)
  • Author(s): Garcia-Contreras R, Sugimoto M, Umemura N, Kaneko M, Hatakeyama Y, Soga T, Tomita M, Scougall-Vilchis RJ, Contreras-Bulnes R, Nakajima H, Sakagami H.
  • Journal Title: Biomaterials. Volume: 57 Pages: 33-40
  • DOI: 10.1016/j.biomaterials.2015.03.059.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Cystathionine is a novel substrate of cystine/glutamate transporter: implications for immune function. (2015)
  • Author(s): Kobayashi S, Sato M, Kasakoshi T, Tsutsui T, Sugimoto M, Osaki M, Okada F, Igarashi K, Hiratake J, Homma T, Conrad M, Fujii J, Soga T, Bannai S, Sato H.
  • Journal Title: J Biol Chem. Volume: 290(14) Pages: 8778-8788
  • DOI: 10.1074/jbc.M114.625053.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Organization and evolution of brain lipidome revealed by large-scale analysis of human, chimpanzee, macaque, and mouse tissues. (2015)
  • Author(s): Bozek K, Wei Y, Yan Z, Liu X, Xiong J, Sugimoto M, Tomita M, Pääbo S, Sherwood CC, Hof PR, Ely JJ, Li Y, Steinhauser D, Willmitzer L, Giavalisco P, Khaitovich P.
  • Journal Title: Neuron. Volume: 85(4) Pages: 695-702
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2015.01.003.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Histone methyltransferase G9a is essential for osteoblastic differentiation and proliferation in vitro, and skull bone formation in vivo (2015)
  • Author(s): Ideno H, Komatsu K, Shimada A, Kamiunten T, Arai Y, Nakashima K, Araki R, Nakamura Y, Abe M、Tachibana M、Kimura H、Nifuji A
  • Organizer: 2015 ASCB Annual Meeting
  • Place of Presentation: San Diego Convention Center(San Diego, CA, USA)
  • Year and Date: 2015-12-12 – 2015-12-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Essential roles of H3K9MTase G9a during tooth development (2015)
  • Author(s): Kamiunten T, Shimada A, Ideno H, Nakamura Y, Kimura H, Tachibana M, Nakashima K, Nifuji A
  • Organizer: 2015 ASCB Annual Meeting
  • Place of Presentation: San Diego Convention Center(San Diego, CA, USA)
  • Year and Date: 2015-12-12 – 2015-12-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Annexin A5 inhibits bony outgrowth at tendon/ligament insertion sites. (2015)
  • Author(s): Shimada A, Arai Y, Wada S, Ideno H, Kamiunten T, Nakashima K, Komatsu K, Yamashita T, Ezura Y, Amizuka N, Pöschl E, Brachvogel B, Nakamura Y, Nifuji A
  • Organizer: ASBMR 2015 annual meeting
  • Place of Presentation: Washington State Convention Center(Seattle, WA, USA)
  • Year and Date: 2015-10-09 – 2015-10-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Histone 3 lysine 9 methyltransferase G9a is essential for the growth and differentiation of tenocytes. (2015)
  • Author(s): WADA S, H. Ideno H, Shimada A, Kamiunten T, Nakamura Y, Nakashima K, Kimura H, Tachibana M, Nifuji A.
  • Organizer: ASBMR 2015 annual meeting
  • Place of Presentation: Washington State Convention Center(Seattle, WA, USA)
  • Year and Date: 2015-10-09 – 2015-10-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] アネキシンA5欠損マウスは歯の咬耗と腱付着部における顎骨の肥大を呈する (2015)
  • Author(s): 島田明美, 小松浩一郎, 新井嘉則, 大貫芳樹, 中島和久, 山下照仁, 奥村敏, 二藤彰
  • Organizer: 第57回歯科基礎医学会学術大会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • Year and Date: 2015-09-12 – 2015-09-13
• [Presentation] ヒストン3リジン9メチル化酵素G9aは正常な歯牙発生に必要である (2015)
  • Author(s): 上運天太一, 出野尚, 中村芳樹, 中島和久, 島田明美, 二藤彰
  • Organizer: 第57回歯科基礎医学会学術大会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • Year and Date: 2015-09-12 – 2015-09-13
• [Presentation] Annexin a5による腱・靭帯付着部（enthesis）における骨形成の調 (2015)
  • Author(s): 島田明美、新井嘉則、和田悟史、出野尚、上運天太一、中島和久、小松浩一郎、山下照仁、江面陽一、網塚憲生、中村芳樹、二藤彰
  • Organizer: 第33回日本骨代謝学会学術集会
  • Place of Presentation: 京王プラザホテル（東京都新宿区）
  • Year and Date: 2015-07-23 – 2015-07-26
• [Presentation] ヒストンメチル化酵素G9aは腱細胞の増殖および分化に必須である (2015)
  • Author(s): 和田悟史、出野 尚、島田明美、上運天太一、中村芳樹、中島和久、木村宏、立花誠、 二藤 彰
  • Organizer: 第33回日本骨代謝学会学術集会
  • Place of Presentation: 京王プラザホテル（東京都新宿区）
  • Year and Date: 2015-07-23 – 2015-07-26
• [Presentation] ヒストンメチル化酵素G9a欠損マウスは骨形成阻害を示す (2015)
  • Author(s): 出野 尚, 小松浩一郎, 島田明美, 上運天太一、新井嘉則、中島和久、荒木良子, 中村芳樹, 安倍真澄、立花 誠、木村 宏、二藤 彰
  • Organizer: 第33回日本骨代謝学会学術集会
  • Place of Presentation: 京王プラザホテル（東京都新宿区）
  • Year and Date: 2015-07-23 – 2015-07-26
• [Presentation] ヒストンメチル化酵素G9a遺伝子の歯胚間葉における欠損は歯の成長阻害を生ずる (2015)
  • Author(s): 上運天太一、出野尚、島田明美、中島和久、中村芳樹、木村宏、立花誠、二藤彰
  • Organizer: 第33回日本骨代謝学会学術集会
  • Place of Presentation: 京王プラザホテル（東京都新宿区）
  • Year and Date: 2015-07-23 – 2015-07-26