臨床システム生物学を用いた循環器疾患の解析

• Project/Area Number: 10F00801
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Research Field: ゲノム情報科学
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 五斗 進 京都大学, 化学研究所, 准教授
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): KIRWAN GemmaM. 京都大学, 化学研究所, 外国人特別研究員 ; KIRWAN G.M. 京都大学, 化学研究所, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2010 – 2012
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000); Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2011: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2010: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
• Keywords: 変数選択 / オミックスデータ / OPLS / O2PLS / システム生物学 / 脂質・脂肪酸 / 循環器疾患 / SUSプロット / 偽発見率 / t検定

Research Abstract

動脈硬化などに代表される循環器疾患では、その発症メカニズムの解明と治療法の確立が大きな課題となっている。本研究では、循環器疾患の発症メカニズムを解明するための、複数オミックスデータ解析法を開発することを目的とする。平成24年度は、平成23年度までに設計したワークフローをマウスモデルに適用した結果を詳細に解析し、食事中のコレステロールと高コレステロール血症薬であるロスバスタチンなどの投与が肝臓に影響を与える際の主な代謝物としてジグリセリドを同定した。更に高コレステロール食を与えたマウスの解析からもジグリセリドがアテロームの発生に関連する代謝産物であることが明らかになり、肝臓の慢性炎症に関与していることが示唆された。特に、O2PLSに基づくSUS2プロット解析によってロバスタチンが高コレステロール食を与えたマウスのジグリセリドプロファイルをコントロールのマウスと同じプロファイルに戻すことが分かった。これらの結果をまとめた論文は、Analytical Chemistry誌に採録された。
O2PLSを用いたワークフローの別の応用として、環境ホルモン(17βエストラジオール)を投与した魚(黒鯛)の血中メタボロームのプロファイル解析にも応用した。その際に、実験間の共通性と特性をより解釈しやすくするための拡張も試みた。その結果、トリメチルアミンオキサイド(TMAO)とコリンが環境ホルモンに影響を受けた魚のバイオマーカーとして有望であることが明らかになった。さらに、別の応用として、生分解性プラスチックの熱可塑性の最適化にも適用した。

Research Products

• [Journal Article] Building multivariate systems biology models (2012)
  • Author(s): Kirwan, G. M., Johansson, E., Kleemann, R., Verheij, E. R., Wheelock, A. M., Goto, S., Trygg, J. and Wheelock, C.E.
  • Journal Title: Anal. Chem. Volume: 84 Issue: 16 Pages: 7064-7071
  • DOI: 10.1021/ac301269r
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Thermoplastic starch films : DOE and 02PLS methodology for optimization and increased understanding of polymer processing (2012)
  • Author(s): Frost, K., Johansson, E., Shanks, R., Goto, S. and Kirwan, G. M.
  • Journal Title: Polymer Testing Volume: 32 Issue: 2 Pages: 343-352
  • DOI: 10.1016/j.polymertesting.2012.10.005
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Systems biology approaches for investigating the relationship between lipids and cardiovascular diseases (2011)
  • Author(s): Kirwan, G.M., Diez, D., Haeggstrom, J.Z., Goto, S., Wheelock, C.M.
  • Journal Title: Current Cardiovascular Risk Report Volume: 5 Pages: 52-61
  • Peer Reviewed
• [Presentation] NMR metabonomic profiling using O2PLS (2012)
  • Author(s): Kirwan, G. M., Hassell, K., Hancock, T., Niere, J., Nugegoda, D, Goto, S. and Adams, M. J.
  • Organizer: CAC・2012 : XIII. Chemometrics in Analytical Chemistry Conference
  • Place of Presentation: ブダペスト
• [Presentation] OPLS as a variable selection tool ; A comparative study (2011)
  • Author(s): Kirwan GM, Diez D, Goto S, Wheelock AM, Wheelock CE
  • Organizer: Metabolomics 2011
  • Place of Presentation: オーストラリア、ケアンズ
• [Presentation] Integration of large scale omic's datasets using 02PLS (2011)
  • Author(s): Kirwan GM, Johansson E, Goto S, Kooistra T, Kleemann R, Wheelock AM, Wheelock CE
  • Organizer: Metabolomics 2011
  • Place of Presentation: オーストラリア、ケアンズ