イメージングMSによる生体内スフィンゴ脂質の組織分布立体的可視化手法の開発

• 研究課題/領域番号: 17K08233
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物理系薬学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 三枝 大輔 東北大学, 東北メディカル・メガバンク機構, 講師 (90545237)
• 研究分担者: 可野 邦行 東北大学, 薬学研究科, 助教 (50636404) ; 元池 育子 東北大学, 東北メディカル・メガバンク機構, 准教授 (70347178)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: スフィンゴ脂質 / MALDI / MSイメージング / 質量分析計 / S1P / 凍結組織切片 / 粘着性導電性フィルム / イメージングMS / 組織切片 / 立体可視化 / DESI / DIUTHAME / IMS / スフィンゴシン一リン酸 / イオンモビリティ / イメージング MS / LC-MS/MS / 肝癌

研究成果の概要

スフィンゴ脂質は、がんや免疫疾患発症との関連が明らかにされており、創薬標的になり得ることが期待されている生理活性脂質である。先行研究から組織において代謝関連分子の近傍で機能することが知られていたが、組織切片上で直接可視化することができなかった。本研究では、これまで凍結切片作成が困難であった組織 (骨や筋肉組織、脂肪組織、マウス全身組織等)について、導電性粘着フィルムを開発することにより高精度な組織切片を作成し、MALDI-MSI分析への導入に成功した。さらには、新たな前処理技術を開発し、MALDI-MSIによるS1Pの可視化およびスフィンゴ脂質の検出感度向上に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

スフィンゴ脂質の一種であるS1Pは、脂質メディエーター機能が注目されているにも関わらず、これまでに組織切片上で直接検出することはできなかったため、研究の大きな障壁となっていた。我々は、世界で初めてMALDI-MSイメージングによるS1Pの可視化に成功したことから、今後のS1Pを標的とした基礎研究および創薬開発に大きな発展をもたらすことから、極めて社会的意義が高い。また、導電性粘着フィルムは、S1Pやスフィンゴ脂質のみならず各種代謝物について、これまでに凍結切片作成が困難であった組織におけるMALDI-MSIによる解析が可能になることから学術的な意義は極めて高い。

研究成果

• [雑誌論文] Identification of novel biomarkers of hepatocellular carcinoma by high-definition mass spectrometry: Ultrahigh-performance liquid chromatography quadrupole time-of-flight mass spectrometry and desorption electrospray ionization mass spectrometry imaging (2020)
  • 著者名/発表者名: Nagai, K. et al. Koshiba S. et al. Tomioka Y.（合計１７名、本研究者は１４番目）
  • 雑誌名: Rapid Commun Mass Spectrom. 巻: 34 号: S1
  • DOI: 10.1002/rcm.8551
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Measurement of the Spatial Distribution of S1P in Small Quantities of Tissues: Development and Application of a Highly Sensitive LC-MS/MS Method Combined with Laser Microdissection (2019)
  • 著者名/発表者名: Wang Jiao、Kano Kuniyuki、Saigusa Daisuke、Aoki Junken
  • 雑誌名: Mass Spectrometry 巻: 8 号: 1 ページ: A0072-A0072
  • DOI: 10.5702/massspectrometry.A0072
  • NAID: 130007594456
  • ISSN: 2186-5116, 2187-137X
  • 年月日: 2019-02-14
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Conductive Adhesive Film Expands the Utility of Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Mass Spectrometry Imaging (2019)
  • 著者名/発表者名: Saigusa D, Saito R, Kawamoto K, Uruno A, Kano K, Aoki J, Yamamoto M, Kawamoto T.
  • 雑誌名: Anal Chem 巻: 91 号: 14 ページ: 8979
  • DOI: 10.1021/acs.analchem.9b01159
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Alteration of the lysophosphatidic acid and its precursor lysophosphatidylcholine levels in spinal cord stenosis: A study using a rat cauda equina compression model (2019)
  • 著者名/発表者名: Uranbileg B, Ito N, Kurano M, Saigusa D, Saito R, Uruno A, Kano K, Ikeda H, Yamada Y, Sumitani M, Sekiguchi M, Aoki J, Yatomi Y.
  • 雑誌名: Scientific reports 巻: 9 号: 1 ページ: 16578-16578
  • DOI: 10.1038/s41598-019-52999-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Value of global metabolomics in association with diagnosis and clinicopathological factors of renal cell carcinoma (2019)
  • 著者名/発表者名: Sato, T. （途中略）,Koshiba, S., （途中略）, Arai, Y.（合計１５名、本研究者は１３番目）
  • 雑誌名: Int. J. Cancer 巻: 145 号: 2 ページ: 484
  • DOI: 10.1002/ijc.32115
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Lactate dehydrogenase C is required for the protein expression of a sperm-specific isoform of lactate dehydrogenase A (2018)
  • 著者名/発表者名: Dodo Mina、Kitamura Hiroshi、Shima Hiroki、Saigusa Daisuke、Wati Sisca Meida、Ota Nao、Katsuoka Fumiki、Chiba Hatsune、Okae Hiroaki、Arima Takahiro、Igarashi Kazuhiko、Koseki Takeyoshi、Sekine Hiroki、Motohashi Hozumi
  • 雑誌名: The Journal of Biochemistry 巻: 165 号: 4 ページ: 323
  • DOI: 10.1093/jb/mvy108
  • NAID: 40021893390
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Functional characterization of 50 CYP2D6 allelic variants by assessing primaquine 5-hydroxylation (2018)
  • 著者名/発表者名: Saito Takahiro、Gutierrez Rico Evelyn Marie、Kikuchi Aoi、Kaneko Akira、Kumondai Masaki、Akai Fumika、Saigusa Daisuke、Oda Akifumi、Hirasawa Noriyasu、Hiratsuka Masahiro
  • 雑誌名: Drug Metabolism and Pharmacokinetics 巻: 33 号: 6 ページ: 250
  • DOI: 10.1016/j.dmpk.2018.08.004
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Functional characterization of 40 CYP2B6 allelic variants by assessing efavirenz 8-hydroxylation (2018)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Takashi、Saito Takahiro、Rico Evelyn Marie Gutierrez、Hishinuma Eiji、Kumondai Masaki、Maekawa Masamitsu、Oda Akifumi、Saigusa Daisuke、Saito Sakae、Yasuda Jun、Nagasaki Masao、Minegishi Naoko、Yamamoto Masayuki、Yamaguchi Hiroaki、Mano Nariyasu、Hirasawa Noriyasu、Hiratsuka Masahiro
  • 雑誌名: Biochemical Pharmacology 巻: 156 ページ: 420
  • DOI: 10.1016/j.bcp.2018.09.010
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Metabolomic changes in the mouse retina after optic nerve injury (2018)
  • 著者名/発表者名: Sato K, Saigusa D, Saito R, Fujioka A, Nakagawa Y, Nishiguchi KM, Kokubun T, Motoike IN, Maruyama K, Omodaka K, Shiga Y, Uruno A, Koshiba S, Yamamoto M, Nakazawa T.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 8 号: 1 ページ: 11930-11930
  • DOI: 10.1038/s41598-018-30464-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Metabolomic Analysis of Mouse Brain after a Transient Middle Cerebral Artery Occlusion by Mass Spectrometry Imaging (2018)
  • 著者名/発表者名: Abe T, Niizuma K, Kanoke A, Saigusa D, Saito R, Uruno A, Fujimura M, Yamamoto M, Tominaga T.
  • 雑誌名: Neurologia medico-chirurgica 巻: 58 号: 9 ページ: 384-392
  • DOI: 10.2176/nmc.oa.2018-0054
  • NAID: 130007484209
  • ISSN: 0470-8105, 1349-8029
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Intracellular S1P Levels Dictate Fate of Different Regions of the Hippocampus following Transient Global Cerebral Ischemia (2018)
  • 著者名/発表者名: Rashad S, Niizuma K, Saigusa D, Han X, Sato-Maeda M, Saito R, Uruno A, Fujimura M, Ikawa S, Yamamoto M, Tominaga T.
  • 雑誌名: Neuroscience 巻: 384 ページ: 188
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2018.05.015
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Impact of the oral adsorbent AST-120 on organ-specific accumulation of uremic toxins: LC-MS/MS and MS imaging techniques (2018)
  • 著者名/発表者名: Emiko Sato, Daisuke Saigusa, Eikan Mishima, Taeko Uchida, Daisuke Miura, Tomomi Morikawa-Ichinose, Kiyomi Kisu, Akiyo Sekimoto, Ritsumi Saito, Yuji Oe, Yotaro Matsumoto, Yoshihisa Tomioka, Takefumi Mori, Nobuyuki Takahashi, Hirosi Sato, Takaaki Abe, Toshimitsu Niwa, and Sadayosi Ito
  • 雑誌名: Toxins 巻: 10 号: 1 ページ: 19-33
  • DOI: 10.3390/toxins10010019
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Liver Zonation Index of Drug Transporter and Metabolizing Enzyme Protein Expressions in Mouse Liver Acinus^s (2018)
  • 著者名/発表者名: Tachikawa Masanori、Sumiyoshiya Yuna、Saigusa Daisuke、Sasaki Kazunari、Watanabe Michitoshi、Uchida Yasuo、Terasaki Tetsuya
  • 雑誌名: Drug Metab Dispos 巻: 46 号: 5 ページ: 610
  • DOI: 10.1124/dmd.117.079244
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autotaxin–lysophosphatidic acid–LPA₃ signaling at the embryo-epithelial boundary controls decidualization pathways (2017)
  • 著者名/発表者名: Aikawa Shizu、Kano Kuniyuki、Inoue Asuka、Wang Jiao、Saigusa Daisuke、Nagamatsu Takeshi、Hirota Yasushi、Fujii Tomoyuki、Tsuchiya Soken、Taketomi Yoshitaka、Sugimoto Yukihiko、Murakami Makoto、Arita Makoto、Kurano Makoto、Ikeda Hitoshi、Yatomi Yutaka、Chun Jerold、Aoki Junken
  • 雑誌名: EMBO J 巻: 36 号: 14 ページ: 2146
  • DOI: 10.15252/embj.201696290
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Evidence Suggests Sphingosine 1-Phosphate Might Be Actively Generated, Degraded, and Transported to Extracellular Spaces With Increased S1P ₂ and S1P ₃ Expression in Colon Cancer (2017)
  • 著者名/発表者名: Uranbileg B, Nishikawa T, Ikeda H, Kurano M, Sato M, Saigusa D, Aoki J, Watanabe T, Yatomi Y.
  • 雑誌名: Clin Colorectal Cancer. 巻: 17 号: 2 ページ: 30369-9
  • DOI: 10.1016/j.clcc.2017.11.004
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 疾患モデル動物のメタボローム組織分布解析による疾患発症リスク因子の同定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 三枝大輔、齋藤律水、宇留野晃
  • 学会等名: 第92回日本内分泌学会学術総会
  • 招待講演
• [学会発表] 疾患モデルマウスにおける質量分析メタボローム解析が切り拓く新たな創薬の道筋 (2019)
  • 著者名/発表者名: 三枝大輔、齋藤律水、宇留野晃
  • 学会等名: 日本プロテオーム学会2019年大会・第70回日本電気泳動学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] MSイメージングによる疾患モデル動物解析と創薬への応用性について (2019)
  • 著者名/発表者名: 三枝大輔、齋藤律水、宇留野晃
  • 学会等名: 第32回バイオメディカル分析科学シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Metabolic Profiling of Hepatocellular Carcinoma by High-Definition Mass Spectrometry (2019)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Saigusa
  • 学会等名: Tohoku Forum for Creativity Thematic Program 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Impact of the DIUTHAME for Distribution Analysis of Metabolites on Biological Tissues by DESI-MSI (2019)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Saigusa, Masahiro Kotani, Takayuki Ohmura
  • 学会等名: ASMS2019
  • 国際学会
• [学会発表] MALDI-MSI分析における導電性粘着フィルムの生体組織切片作成への有用性について (2019)
  • 著者名/発表者名: 三枝大輔、齋藤律水、川本孔明、宇留野晃、可野邦行、青木淳賢、山本雅之、川本忠文
  • 学会等名: 第44回医用マススペクトル学会年会
• [学会発表] 質量分析計によるヒト肝がん浸潤バイオマーカー探索 (2019)
  • 著者名/発表者名: 三枝大輔・永井滉士・Baasanjav Uranbileg・蔵野信・池田均・矢冨裕・富岡佳久・青木淳賢
  • 学会等名: 第13回日本緩和医療薬学会年会
• [学会発表] 生体内脂質分子を高感度且つ網羅的に定量するためのノウハウ (2018)
  • 著者名/発表者名: 三枝大輔
  • 学会等名: 第60回 日本脂質生化学会
  • 招待講演
• [学会発表] High-Definition Mass Spectrometryによるヒト肝がん組織メタボローム解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 三枝大輔
  • 学会等名: 第5回 包括的緩和医療科学学術研究会、第6回 Tokyo 疼痛緩和次世代研究会合同研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Mass Spectrometry Imaging による生体内メタボローム組織分布解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 三枝大輔
  • 学会等名: 第40回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Metabolic Profiling of Clinical and Cohort Studies for Searching Biomarkers (2018)
  • 著者名/発表者名: D. Saigusa, I.N. Motoike, S. Koshiba
  • 学会等名: 2018 Mass Spectrometry for Clinical Diagnosis
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] High-Definition Mass Spectrometryによるヒト肝がん組織のメタボローム解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 三枝大輔・永井滉士・Baasanjav Uranbileg・蔵野信・長谷川潔・國土典宏・池田均・矢冨裕・富岡佳久・青木淳賢
  • 学会等名: 日本質量分析学会・日本プロテオーム学会2018年合同大会
  • 招待講演
• [学会発表] Metabolic profiling of Hepatocellular Carcinoma by High-Definition Mass Spectrometry (2018)
  • 著者名/発表者名: D.Saigusa, K. Nagai, B. Uranbileg, M. Kurano, H. Ikeda, Y. Yatomi, Y. Tomioka, J. Aoki
  • 学会等名: Metabolomics 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] High-Definition Mass Spectrometryによるヒト肝がん組織のメタボロミクス解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 三枝大輔・永井滉士・Baasanjav Uranbileg・蔵野信・長谷川潔・國土典宏・池田均・矢冨裕・富岡佳久・青木淳賢
  • 学会等名: 第43回医用マススペクトル学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 標準化合物なしで正確な相対定量を行うための考え方 (2018)
  • 著者名/発表者名: 三枝大輔
  • 学会等名: 第160回 質量分析関西談話会
  • 招待講演
• [学会発表] MSイメージング技術のメタボローム解析への応用について (2018)
  • 著者名/発表者名: 三枝大輔
  • 学会等名: 質量分析イメージングセミナー 2018
  • 招待講演
• [学会発表] 質量分析計を用いる大規模メタボローム解析におけるデータ補正について (2017)
  • 著者名/発表者名: 三枝大輔、元池育子、小柴生造
  • 学会等名: 第65回質量分析総合討論会
• [学会発表] Establishment of Normalization Protocol for Global Metabolomics in a Large-scale Study Using Mass Spectrometry (2017)
  • 著者名/発表者名: D.Saigusa, I.N.Motoike, S.Koshiba
  • 学会等名: Metabolomics2017
  • 国際学会
• [学会発表] DART-MS によるリアルタイムメタボロミクスの基盤技術開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 三枝大輔
  • 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] High-Definition Mass Spectrometryによるヒト肝がん組織メタボローム解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 三枝大輔、永井滉士、Baasanjav Uranbileg、蔵野信、池田均、矢冨裕、富岡佳久、青木淳賢
  • 学会等名: 第10回メタボロームシンポジウム
• [学会発表] 大規模コホートメタボロームリファレンスの薬物代謝解析への活用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 三枝大輔
  • 学会等名: 日本薬物動態学会 第32回年会
  • 招待講演
• [産業財産権] 組織切片上の分布に基づいたGSHの検出法および診断用データの採取方法 (2019)
  • 発明者名: 国立大学法人東北大学
  • 権利者名: 国立大学法人東北大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2019-122085
  • 出願年月日: 2019
• [産業財産権] イオン化法及び質量分析法 (2019)
  • 発明者名: 三枝大輔
  • 権利者名: 三枝大輔
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2019-066619
  • 出願年月日: 2019