新たながんプロファイリング診断としての超臨界流体質量分析システムの検証

• 研究課題/領域番号: 16H05227
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 病態検査学
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 吉田 優 神戸大学, 医学研究科, 准教授 (00419475)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円); 2018年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2017年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2016年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
• キーワード: メタボローム解析 / 質量分析 / 超臨界流体 / がん / バイオマーカー / 医療福祉 / 生体分子 / 医療・福祉 / メタボロミクス / 質量分析計 / 超臨界流体抽出 / 超臨界流体クロマトグラフィー

研究成果の概要

超臨界流体抽出（SFE）と超臨界流体クロマトグラフィー（SFC)、そして、タンデム四重極型質量分析計（MS）を接続した新たな分析システムを構築し、ヒト検体中の生体内代謝物を分析することで、新たながん診断法として応用できるのかを検討した。構築したSFE-SFC-MS装置でヒト検体の分析手法のバリデーションを行い、網羅的に代謝物が分析できる手法を確立した。また、液体クロマトグラフ質量分析計を用いてがん患者と健常者検体の血中代謝物分析を実施し、がん代謝物バイオマーカー候補を決定し、本システムに応用した。その結果、構築したシステムは新たながん診断装置としての可能性があることが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

低分子代謝物を網羅的に解析するメタボロミクスは、生体分子を高感度で検出できる質量分析計が中核となっている。しかし、質量分析計の取り扱いは煩雑で、専門家でなければ扱えない複雑なものであり、医療応用が進んでいるとは言いがたく、より簡便、かつ、汎用性のある全行程を自動化したシステムの構築が不可欠である。本研究では、オンラインSFE-SFC-MS装置を用いて、DBSを用いて血中代謝物バイオマーカー候補を分析できる系を構築し、さらには、実際の患者検体の分析を実施し、このシステムの有用性について評価することを目的としている。これらは、医療への分析機器の実用化という観点からすれば、非常に有益であると考える。

研究成果

• [雑誌論文] A pilot study: Effects of Kombu intake on lifestyle-related diseases, Possibility that an intake of Kombu is effective for the subjects with abnormally high serum triglyceride levels. (2019)
  • 著者名/発表者名: Nishiumi S*, Izumi Y, Kobayashi T, Yoshida M*
  • 雑誌名: Food Sci. Technol. Res. 巻: 25(6) 号: 6 ページ: 827-834
  • DOI: 10.3136/fstr.25.827
  • NAID: 130007771301
  • 査読あり
• [雑誌論文] GC/MS and LC/MS-based Tissue Metabolomic Analysis Detected Increased Levels of Antioxidant Metabolites in Colorectal Cancer. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kibi M, Nishiumi S, Kobayashi T, Kodama Y, Yoshida M.
  • 雑誌名: Kobe J Med Sci. 巻: 65(1)
  • NAID: 120006644115
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 実地医家のためのバイオマーカーの最新知識 (No.17) メタボロミクスの可能性. (2019)
  • 著者名/発表者名: 西海 信、吉田 優
  • 雑誌名: 日本医師会雑誌 巻: 148巻1号 ページ: 74-75
• [雑誌論文] 医学研究におけるメタボローム解析の活用と大腸がんスクリーニングに向けた代謝物バイオマーカーの実用化に向けた試み (2018)
  • 著者名/発表者名: 西海 信, 吉田 優
  • 雑誌名: 腎臓内科・泌尿器科 巻: 7 ページ: 177-182
  • NAID: 40021479071
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adrenic acid as an inflammation enhancer in non-alcoholic fatty liver disease (2017)
  • 著者名/発表者名: Horas H Nababan Saut、Nishiumi Shin、Kawano Yuki、Kobayashi Takashi、Yoshida Masaru、Azuma Takeshi
  • 雑誌名: Archives of Biochemistry and Biophysics 巻: 623-624 ページ: 64-75
  • DOI: 10.1016/j.abb.2017.04.009
  • NAID: 120006653251
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel serum metabolomics-based approach by gas chromatography/triple quadrupole mass spectrometry for detection of human skin cancers: candidate biomarkers (2017)
  • 著者名/発表者名: Fukumoto T., Nishiumi S., Fujiwara S., Yoshida M., Nishigori C.
  • 雑誌名: The Journal of Dermatology 巻: 44 号: 11 ページ: 1268-1275
  • DOI: 10.1111/1346-8138.13921
  • 査読あり
• [雑誌論文] Alterations in metabolic pathways in stomach of mice infected with Helicobacter pylori (2017)
  • 著者名/発表者名: Nishiumi S., Yoshida M., Azuma T.
  • 雑誌名: Microbial Pathogenesis 巻: 109 ページ: 78-85
  • DOI: 10.1016/j.micpath.2017.05.027
  • NAID: 120006653252
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differences in elongation of very long chain fatty acids and fatty acid metabolism between triple-negative and hormone receptor-positive breast cancer (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamashita Y., Nishiumi S., Kono S., Takao S., Azuma T., Yoshida M.
  • 雑誌名: BMC Cancer 巻: 17 号: 1 ページ: 589-589
  • DOI: 10.1186/s12885-017-3554-4
  • NAID: 120006373785
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metabolomics for the early detection of cisplatin-induced nephrotoxicity (2017)
  • 著者名/発表者名: Ezaki T., Nishiumi S., Azuma T., Yoshida M.
  • 雑誌名: Toxicology Research 巻: 6 号: 6 ページ: 843-853
  • DOI: 10.1039/c7tx00171a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigations in the possibility of early detection of colorectal cancer by gas chromatography/triple-quadrupole mass spectrometry (2017)
  • 著者名/発表者名: Nishiumi S., Kobayashi T., Kawana S., Unno Y., Sakai T., Okamoto K., Yamada Y., Sudo K., Yamaji T., Saito Y., Kanemitsu Y., Tsuda Okita N., Saito H., Tsugane S., Azuma T., Ojima N., Yoshida M.
  • 雑誌名: Oncotarget 巻: 8 号: 10 ページ: 17115-17126
  • DOI: 10.18632/oncotarget.15081
  • NAID: 120006373784
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evaluation of a novel system for analyzing hydrophilic blood metabolites (2017)
  • 著者名/発表者名: Nishiumi S., Shima K., Azuma T., Yoshida M.
  • 雑誌名: Journal of Bioscience and Bioengineering 巻: in press 号: 6 ページ: 754-759
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2017.01.015
  • NAID: 40021226009
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The use of on-line SFE-SFC/MS/MS to analyze disease biomarkers in dried serum spots compared with serum analysis using LC/MS/MS. Rapid Communications in Mass Spectrometry (2017)
  • 著者名/発表者名: Suzuki M., Nishiumi S., Kobayashi T., Sakai A., Iwata Y., Uchikata T., Izumi Y., Azuma T., Bamba T., Yoshida M.
  • 雑誌名: Rapid Communications in Mass Spectrometry 巻: 31 号: 10 ページ: 886-984
  • DOI: 10.1002/rcm.7857
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Identification of highly sensitive biomarkers that can aid the early detection of pancreatic cancer using GC/MS/MS-based targeted metabolomics. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirata Y., Ioka T., et al.
  • 雑誌名: Clin. Chim. Acta. 巻: Feb. 16 ページ: 98-104
  • DOI: 10.1016/j.cca.2017.02.011
  • NAID: 120006375910
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 標的メタボロミクスによる食道がんに対する術前化学療法の効果予測に有用な血清バイオマーカーの確立 (2019)
  • 著者名/発表者名: 藤垣 誠治、西海 信、吉田 優
  • 学会等名: 第46回BMSコンファレンス
• [学会発表] 2.採血後血液処理が血中代謝物レベルに与える影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 西海 信, 小林 隆, 吉田 優
  • 学会等名: 第44回日本医用マススペクトル学会年会
• [学会発表] 3.Serum biomarkers of chemoradiosensitivity in esophageal cancer is identified by the targeted metabolomics approach. (2019)
  • 著者名/発表者名: Fujigaki S, Nishiumi S, Kobayashi T, Yoshida M
  • 学会等名: MSACL EU 2019
  • 国際学会
• [学会発表] 4.Association between plasma levels of branched-chain amino acid and risk of pancreatic cancer in a large cohort (2019)
  • 著者名/発表者名: Ryoko Katagiri, Atsushi Goto, Shin Nishiumi, Takashi Kobayashi, Akihisa Hidaka, Sanjeev Budhathoki, Taiki Yamaji, Norie Sawada, Taichi Shimazu, Manami Inoue, Motoki Iwasaki, Masaru Yoshida, Shoichiro Tsugane.
  • 学会等名: 第 78 回日本癌学会学術総会
• [学会発表] 5.食道がん術前化学放射線療法の効果予測に有用な代謝物バイオマーカーの可能性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 西海 信, 藤垣 誠 6.治, 小林 隆, 吉田 優
  • 学会等名: 第 42 回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Serum metabolome analysis for early detection of colorectal cancer (2017)
  • 著者名/発表者名: Masaru Yoshida
  • 学会等名: 2017 Annual Symposium and General Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] メタボロミクスによるがんバイオマーカー探索と実用化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉田 優
  • 学会等名: 第17回日本抗加齢医学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] Evaluation of an Automated LC-MS/MS System for Analyzing Hydrophilic Blood Metabolites (2017)
  • 著者名/発表者名: Shin Nishiumi, Keisuke Shima, Hidekazu Saiki, Takeshi Azuma, Masaru Yoshida
  • 学会等名: The American Society for Mass Spectrometry (ASMS) 2017
  • 国際学会
• [学会発表] The use of on-line SFE-SFC/MS/MS to analyze disease biomarkers in dried serum spots (2017)
  • 著者名/発表者名: Makoto Suzuki, Shin Nishiumi, Takashi Kobayashi, Yosuke Iwata, Takato Uchikata, Yoshihiro Izumi, Takeshi Bamba, Masaru Yoshida
  • 学会等名: SFC ASIA 2017
  • 国際学会
• [学会発表] メタボロミクス分析を用いた、乳癌組織におけるコリン代謝および極長鎖脂肪酸代謝の変化の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山下 祐司, 西海 信, 河野 誠之, 高尾 信太郎, 東 健, 吉田 優
  • 学会等名: 第25回日本乳癌学会学術総会
• [学会発表] 脂質分析による非アルコール性脂肪性肝炎病態関連因子の同定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西海 信, サウトホラスハトグアンナババン, 川野 佑輝, 小林 隆, 吉田 優
  • 学会等名: 第42回日本医用マススペクトル学会年会
• [学会発表] Validation of serum/plasma metabolomic biomarkers against pancreatic cancer by quantitative targeted GC/MS/MS (2017)
  • 著者名/発表者名: Takashi Kobayashi, Yuichi Hirata, Masaru Yoshida, Shin Nishiumi, Kazufumi Honda
  • 学会等名: 25th United European Gastroenterology Week (UEGW2017)
  • 国際学会
• [学会発表] メタボロミクスによる早期大腸がんスクリーニングシステムの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉田 優
  • 学会等名: 第24回日本がん検診・診断学会総会
  • 発表場所: 日本大学会館（東京・千代田区）
  • 年月日: 2016-09-16
  • 招待講演
• [学会発表] Evaluation of gas-chromatography tandem mass spectrometry system with automated TMS derivatization in analysis of plasma metaboites (2016)
  • 著者名/発表者名: Noriyuki Ojima, Shuichi Kawana, Yumi Unno,Yukihiko Kudo, Takero Sasaki, Takashi Kobayashi, Shin Nishiumi, Masaru Yoshida
  • 学会等名: 12th annual conference of the metabolomics society
  • 発表場所: Dublin, Ireland
  • 年月日: 2016-06-27
• [備考] 神戸大学大学院医学研究科内科学講座消化器内科学分野ホームページ
  • URL: http://www.med.kobe-u.ac.jp/gi/index.html
• [備考] 神戸大学大学院医学研究科内科系講座病因病態解析学分野ホームページ
  • URL: http://www.med.kobe-u.ac.jp/metabo/index.html