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メタボライトプロファイリングによる糖尿病新規バイオマーカー探索研究

研究課題

研究課題/領域番号 12J05726
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 分析化学
研究機関静岡県立大学

研究代表者

筒井 陽仁  静岡県立大学, 大学院薬学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2012 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2013年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2012年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードアルツハイマー型認知症 / 病態メカニズム / 質量分析 / 多変量解析 / ポリアミン / オルニチン脱炭酸酵素 / バイオマーカー探索 / メタボライトプロファイリング / LC-MS / 糖尿病 / アルツハイマー病 / キラル誘導体化 / 乳酸 / β-ヒドロキシ酪酸
研究概要

現在のアルツハイマー型認知症(AD)の病態仮説は、アミロイド(Aβ)を主成分とする老人斑の形成を原因とするアミロイド仮説が最も有力で、臨床的にも確認されていた。この考えをもとに近年Aβワクチンが開発され、世界各国で臨床試験が行われています。しかし、現在までに期待通りの効果の報告は少なく、逆に、死後の病理検査で脳内のAβが消滅していたにもかかわらず、生前の症状は改善されていなかったという報告が多く聞かれている。こうした現状から、アミロイド仮説に否定的な意見が聞かれるようになり、新たなAD病態メカニズムの解明が求められるようになった。そこで本研究では、死後にADの確定診断を受けた脳組織内の低分子代謝物を網羅的に分析し、AD脳内で起きる代謝変化を分子レベルで解析することで、新たなAD病態メカニズムの解明を目指した。分析には、試料中成分の精密質量を測定できる質量分析装置を用い、脳内に存在する分子量千以下の低分子代謝物を分析した。そして、得られたAD患者および健常者の膨大な脳内低分子成分データを、多変量解析技術を用い比較し、AD患者脳内で特異的に変化する四十一種の化合物を見出した。その中でも、AD脳で増加マーカーとして抽出された、スベルミジン(SPD)とスペルミン(SPM)は、現在のAD治療薬であるメマンチンの標的受容体であるN-メチル-D-アスパラギン酸受容体のアゴニストであることが知られている化合物であった。そこで、AD脳での代謝変化をさらに詳しく調べるため、SPD、SPMの代謝に関わるオルニチンをはじめとする六種のポリアミン化合物について、脳内の濃度を測定した。その結果、AD脳内ではオルニチン代謝に関わる、オルニチン脱炭酸酵素(ODC)の活性が強いことが示唆された。このことは、脳組織切片を用いた免疫染色によっても確認しており、AD発症とODCの関連性が示唆された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

申請書に記載したメタボローム解析技術を用いたバイオマーカー探索について、研究が計画以上に進み、技術の応用としてアルツハイマー病のバイオマーカー探索を行った。そして、アルツハイマー型認知症の病態メカニズムに関連する2つのバイオマーカー候補を見出すことができた。さらに、病理学的な免疫染色などによる確認試験も行えたため、かなり信頼性の高い結果が得られたと考えられた。QuEchERs法を用いたメタボローム解析のための前処理検討については、現在実験を進めている最中であり、今後はバイオマーカーの同定が課題となっている。

今後の研究の推進方策

アルツハイマー病のメタボローム解析については、ODCの酵素活性を調べることにより、疾患特異的な代謝の変化の解明を検討していく。さらに脳細胞を用いた、生化学的な実験を行い、in vitro実験での結果の裏付けを行っていく予定である。また同時に代謝解析技術の向上を目指し、QuEchERs法前処理による解析結果の変化を調査し、最適な前処理法を検討していく。そしてバイオメーカー候補化合物については、LC-MS/MSを用い病態における変化を詳しく調べ、血液等での変化を調べることにより、早期発見に応用可能なバイオマーカーとしての有用性を確認していく。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (14件)

  • [雑誌論文] Metabolic profiling of Alzheimer' s disease brains。2013

    • 著者名/発表者名
      Inoue K, Tsutsui H, Akatsu H, Hashizume Y, Matsukawa N, Yamamoto T, Toyo'oka T.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 3 号: 1 ページ: 2-364

    • DOI

      10.1038/srep02364

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-throughput LC-MS/MS based simultaneous determination of polyamines including N-acetvlated forms in human saliva and the diagnostic approach2013

    • 著者名/発表者名
      Tsutsui H, Mochizuki T, Inoue K, Toyama T. Yoshimoto N. Endo Y.
    • 雑誌名

      analytical chemistry

      巻: 85 号: 24 ページ: 11835-11842

    • DOI

      10.1021/ac402526c

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Novel chiral derivatization reagents possessing a pyridyl thiourea structure for enantiospecific determination of amines and carboxylic2013

    • 著者名/発表者名
      Nagao R, Tsutsui H, Mochizuki T, Takayama T, Kuwabara T, Min JZ
    • 雑誌名

      Journal of Chromatography A

      巻: 1,296 ページ: 111-118

    • DOI

      10.1016/j.chroma.2013.03.019

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Relative quantification of enantiomers of chiral amines by high-throughout LC-ESI-MS/MS using isotopic variants of light and heavy L-2013

    • 著者名/発表者名
      Mochizuki T, Taniguchi S, Tsutsui H, Min TZ, Inoue K
    • 雑誌名

      Analytica Chimica Acta

      巻: 773 ページ: 76-82

    • DOI

      10.1016/j.aca.2013.02.026

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inoue K, Nishimura M, Tsutsui H, Min JZ, Todoroki K, Kauffmann JM, Toyo'oka T2013

    • 著者名/発表者名
      Inoue K, Nishimura M, Tsutsui H, Min JZ, Todoroki K, Kauffmann JM, Toyo'oka T
    • 雑誌名

      Journal of Agricultural and Food Chemistry

      巻: 61 号: 6 ページ: 1228-1234

    • DOI

      10.1021/jf304822t

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chiral amines as reagents for HPLC-MS enantioseparation of chiral carboxylic acids.2012

    • 著者名/発表者名
      Tsutsui H, Fujii S, Sakamoto T, Min JZ, Todoroki K, Toyo'oka T
    • 雑誌名

      Journal of Separation Science

      巻: 35 号: 13 ページ: 1551-1559

    • DOI

      10.1002/jssc.201200091

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simultaneous determination of DL-lactic acid and DL-3-hydroxybutyric acid enantiomers in saliva of diabetes mellitus patients by high-throughput LC-ESI-MS/MS.2012

    • 著者名/発表者名
      Tsutsui H, Mochizuki T, Maeda T, Noge I, Kitagawa Y, Min JZ, Todoroki K, Inoue K, Toyo'oka T.
    • 雑誌名

      Analytical and Bioanalytical Chemistry

      巻: 404 号: 6-7 ページ: 1925-1934

    • DOI

      10.1007/s00216-012-6320-0

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Derivatization of chiral carboxylic acids with (S)-anabasine for increasing detectability and enantiomeric separation in LC/ESI-MS/MS.2012

    • 著者名/発表者名
      Higashi T, Kawasaki M, Tadokoro H, Ogawa S, Tsutsui H, Fukushima T, Toyo'oka T.
    • 雑誌名

      Journal of Separation Science

      巻: 35([PubMed-indexed for MEDLINEbhb) ページ: 2840-2846

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] メタボロミクス的ターゲット解析によるアルツハイマー型認知症のバイオマーカー探索研究2014

    • 著者名/発表者名
      筒井 陽仁
    • 学会等名
      日本薬学会第134年会
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      2014-03-29
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 唾液を用いた低分子バイオマーカー探索研究2013

    • 著者名/発表者名
      筒井 陽仁
    • 学会等名
      静岡病院医療学術集談会2013
    • 発表場所
      静岡市立病院
    • 年月日
      2013-12-21
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ILIC-MS法による粉ミルクのメタボロミクス解析(第一報) : 海外および国内製品における成分含有の比較検討2013

    • 著者名/発表者名
      筒井 陽仁
    • 学会等名
      第106回日本食品衛生学会学講演会
    • 発表場所
      沖縄県那覇市
    • 年月日
      2013-11-21
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ヒト脳メタボローム解析によるアルツハイマー病低分子バイオマーカー探索研究2013

    • 著者名/発表者名
      筒井 陽仁
    • 学会等名
      第32回日本認知症学会学術集会
    • 発表場所
      長野県松本市
    • 年月日
      2013-11-09
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Direct brain omics-study of Alzheimer's disease using UPLC-MS assay for the early diagnosis2013

    • 著者名/発表者名
      筒井 陽仁
    • 学会等名
      Human Proteome Organization2013
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2013-09-15
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 乳がん新規低分子バイオマーカー探索研究2013

    • 著者名/発表者名
      筒井 陽仁
    • 学会等名
      第11回次世代を担う若手のためのフィジカル・ファーマフォーラム(PPF) 2013
    • 発表場所
      静岡静岡市
    • 年月日
      2013-08-30
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] アルツハイマー病脳のLC-MSによるメタボローム解析2013

    • 著者名/発表者名
      筒井 陽仁
    • 学会等名
      第26回バイオメディカルシンポジウム
    • 発表場所
      昭和大学 薬学部
    • 年月日
      2013-08-03
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Detection of Alzheimer's disease-related biomarkers based upon metabolite profiling study2013

    • 著者名/発表者名
      筒井 陽仁
    • 学会等名
      Alzheimer's Association International Conference 2013
    • 発表場所
      ボストン
    • 年月日
      2013-07-14
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 乳癌患者唾液中ポリアミンの一斉分析2013

    • 著者名/発表者名
      筒井 陽仁
    • 学会等名
      第20回クロマトグラフィーシンポジウム
    • 発表場所
      神戸大学
    • 年月日
      2013-06-06
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 唾液中ポリアミン一斉分析技術の開発と応用2013

    • 著者名/発表者名
      筒井 陽仁
    • 学会等名
      第73回分析化学討論会
    • 発表場所
      北海道大学 函館キャンパス
    • 年月日
      2013-05-18
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ヒト脳メタボライトプロファイリングによるアルツハイマー病新規低分子バイオマーカー探索研究2013

    • 著者名/発表者名
      筒井陽仁
    • 学会等名
      日本薬学会 第133年会
    • 発表場所
      神奈川県
    • 年月日
      2013-03-28
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] メタボライトプロファイリングを用いた認知症のバイオマーカー探索研究2012

    • 著者名/発表者名
      筒井陽仁
    • 学会等名
      第2回 認知症研究を知る若手研究者の集まり
    • 発表場所
      愛知県
    • 年月日
      2012-08-17
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 光学活性カルボン酸のキラル誘導体化LC-MS/MS分析-唾液中DL-乳酸, DL-β-ヒドロキシ酪酸の定量-2012

    • 著者名/発表者名
      筒井陽仁
    • 学会等名
      第25回バイオメディカルシンポジウム
    • 発表場所
      東京都
    • 年月日
      2012-08-09
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Determination of diabetes-related biomarker based upon metabolite profiling study by LC-TOF-MS2012

    • 著者名/発表者名
      筒井陽仁
    • 学会等名
      第10回日中健康科学シンポジウム
    • 発表場所
      中国 浙江省
    • 年月日
      2012-06-07
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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