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リアルタイム・メタボローム計測と時系列多変量解析による薬物急性中毒発現機序の解析

研究課題

研究課題/領域番号 18K10122
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分58040:法医学関連
研究機関名古屋大学

研究代表者

財津 桂  名古屋大学, 医学系研究科, 准教授 (30700546)

研究分担者 林 由美  名古屋大学, 医学系研究科(保健), 講師 (30632707)
井口 亮  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 主任研究員 (50547502)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードリアルタイム計測 / 生体医工学 / 脳計測 / 生体分析 / メタボローム解析 / 質量分析 / リアルタイム・メタボローム解析 / バイオインフォマティクス / in vivo リアルタイム計測 / アンビエントイオン化質量分析 / ベイズ統計モデリング / PiTMaP / PESI/MS/MS / Ambient ionization / in vivo リアルタイム・メタボローム解析 / Data pipeline / リアルタイム・メタボローム / メタボロミクス / 法中毒 / リアルタイム・メタボローム分析 / 時系列多変量解析
研究成果の概要

本研究では、研究代表者・財津が開発したメタボロームのリアルタイム計測手法の改良と解析手法の開発を行った。リアルタイム計測では、対象成分数を拡張するための分析条件を見出し、40成分のメタボロームをリアルタイムで計測することに成功した。また、リアルタイム計測から得られた時系列多変量データを効率的に解析することが可能なデータパイプラインを、統計解析言語Rを用いて開発した。さらに時系列データにおける自己相関を考慮し、ベイズ統計モデリングを用いた状態空間モデルによる解析手法も開発した。最終的に生きたマウスに本手法を適用し、その実用性を確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は生体内のメタボロームの変化を生きたマウスから直接検出する手法ならびに時系列データ解析を行う手法を開発したものである。生きたマウスのダイナミクスを直接観察する技術の開発は極めて独自性が高い。さらに、本研究で開発した時系列データ解析は、従来のマイクロダイアリシスなどを用いた細胞外神経伝達物質の挙動を理解するためにも応用可能であるため、学術的にも高い意義を有している。今後、本手法を脳疾患、特に認知症モデルマウスや精神疾患モデルマウスなどに応用することで、従来のアプローチとは異なる知見を得ることができると期待される。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 8件、 招待講演 3件) 図書 (2件) 備考 (10件) 産業財産権 (6件) (うち外国 4件)

  • [雑誌論文] A highly sensitive quantification method for 12 plant toxins in human serum using liquid chromatography tandem mass spectrometry with a quick solid-phase extraction technique2021

    • 著者名/発表者名
      Masaru Taniguchi, Tomiaki Minatani, Hitoshi Miyazaki, Hitoshi Tsuchihashi, Kei Zaitsu
    • 雑誌名

      Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis

      巻: 192 ページ: 113676-113676

    • DOI

      10.1016/j.jpba.2020.113676

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] One-Pot Extraction and Quantification Method for Bile Acids in the Rat Liver by Capillary Liquid Chromatography Tandem Mass Spectrometry2021

    • 著者名/発表者名
      Asano T, Taki K, Kitamori K, Naito H, Nakajima T, Tsuchihashi H, Ishii A, Zaitsu K
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 6 号: 12 ページ: 8588-8597

    • DOI

      10.1021/acsomega.1c00403

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] PiTMaP: A new analytical platform for high-throughput direct Metabolome analysis by probe electrospray ionization/tandem massspectrometry using an R software-based data pipeline2020

    • 著者名/発表者名
      Kei Zaitsu, Seiichiro Eguchi, Tomomi Ohara, Kenta Kondo, Akira Ishii, Hitoshi Tsuchihashi, Takakazu Kawamata, Akira Iguchi
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 92 号: 12 ページ: 8514-8522

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.0c01271

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A preliminary study of rapid-fire high-throughput metabolite analysis using nano-flow injection/Q-TOFMS2020

    • 著者名/発表者名
      Taki Kentaro、Noda Saki、Hayashi Yumi、Tsuchihashi Hitoshi、Ishii Akira、Zaitsu Kei
    • 雑誌名

      Analytical and Bioanalytical Chemistry

      巻: 412 号: 17 ページ: 4127-4134

    • DOI

      10.1007/s00216-020-02645-1

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] RECiQ: A Rapid and Easy Method for Determining Cyanide Intoxication by Cyanide and 2-Aminothiazoline-4-carboxylic Acid Quantification in the Human Blood Using Probe Electrospray Ionization Tandem Mass Spectrometry2020

    • 著者名/発表者名
      Hisatsune K, Murata T, Ogata K, Hida M, Ishii A, Tsuchihashi H, Hayashi Y, Zaitsu K
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 5 号: 36 ページ: 23351-23357

    • DOI

      10.1021/acsomega.0c03229

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Optimal inter-batch normalization method for GC/MS/MS-based targeted metabolomics with special attention to centrifugal concentration2019

    • 著者名/発表者名
      Kei Zaitsu, Saki Noda, Tomomi Ohara, Tasuku Murata, Shinji Funatsu, Koretsugu Ogata, Akira Ishii, Akira Iguchi
    • 雑誌名

      Analytical and Bioanalytical Chemistry

      巻: 411 号: 26 ページ: 6983-6994

    • DOI

      10.1007/s00216-019-02073-w

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] GC/MS/MS-based targeted metabolomics for pathophysiological analysis of animal models2019

    • 著者名/発表者名
      Kei Zaitsu, Yumi Hayashi
    • 雑誌名

      Medical Mass Spectrometry

      巻: 3(1) ページ: 12-18

    • NAID

      130007897970

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Metabolome analysisof the serotonin syndrome rat model: abnormal muscular contraction is relatedto metabolic alterations and hyper-thermogenesis2018

    • 著者名/発表者名
      Kei Zaitsu*, Saki Noda, Akira Iguchi, Yumi Hayashi, Tomomi Ohara, YuyaKimura, Yuta Koketsu, Tomoko Kosaki, Maiko Kusano, Takako Sato, TetsuyaIshikawa, Hitoshi Tsuchihashi, Koichi Suzuki, Akira Ishii.
    • 雑誌名

      Life Sciences

      巻: 207 ページ: 550-561

    • DOI

      10.1016/j.lfs.2018.06.031

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 18.PiTMaP: a new analytical platform for high-throughput direct metabolome analysis using PESI/MS/MS with the R software-based data pipeline2020

    • 著者名/発表者名
      Kei Zaitsu, Seiichiro Eguchi, Tomomi Ohara, Akira Ishii, Takakazu Kawamata, Akira Iguchi
    • 学会等名
      68th ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 研究会の設立趣旨とアンビエントイオン化MSを用いた研究紹介2020

    • 著者名/発表者名
      財津 桂
    • 学会等名
      アンビエントイオン化MS次世代応用研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] PESI/MS/MSを用いたリアルタイム・メタボローム解析とBioinformaticsを融合したHigh-throughput platform: PiTMaPによる代謝プロファイリング2020

    • 著者名/発表者名
      財津 桂
    • 学会等名
      第166回 質量分析関西談話会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 新たな代謝解析プラットフォーム:PiTMaPとマウス脳内代謝物のダイナミクス解析2020

    • 著者名/発表者名
      財津 桂
    • 学会等名
      第74回 イオン反応研究会 講演会. 日本質量分析学会 イオン反応研究部会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 2.Rapid and quantifiable screening method for 64 drugs in human blood by direct probe ionization/tandem mass spectrometry (DPiMS)2019

    • 著者名/発表者名
      Tasuku Murata, Shinji Funatsu, Koretsugu Ogata, Hitoshi Tsuchihashi, Yumi Hayashi, Kei Zaitsu
    • 学会等名
      67th ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics (2019/6/3, Atlanta, GA)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of micro volume sample preparation technology newly designed for forensic toxicology with High Resolution Accurate Mass Spectrometry2019

    • 著者名/発表者名
      Eishi Imoto, Yujin Natori, Jun Watanabe, Hitoshi Tsuchihashi, Kei Zaitsu, Ichiro Hirano
    • 学会等名
      67th ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics. (2019/6/3, Atlanta, GA)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Intact metabolomics by PESI/MS/MS and its application to metabolic profilingof acetaminophen-induced acute hepatic injury model mice2019

    • 著者名/発表者名
      Tomomi Ohara,Kenta Kondo, Tasuku Murata, Tetsuya Ishikawa, Akira Ishii, Hitoshi Tsuchihashi,Koretsugu Ogata, Yumi Hayashi, Kei Zaitsu
    • 学会等名
      67th ASMS Conferenceon Mass Spectrometry and Allied Topics. (2019/6/5, Atlanta, GA)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Repeatability and practicality of PESI/MS/MS-based in vivo real-time monitoring system for hepatic/brain metabolites in living mice2019

    • 著者名/発表者名
      Kei Zaitsu, Yumi Hayashi, Tasuku Murata, Kazumi Yokota, Tomomi Ohara, Hitoshi Tsuchihashi, Akira Ishii, Koretsugu Ogata, Hiroshi Tanihata
    • 学会等名
      67th ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics. (2019/6/6, Atlanta, GA)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] トランスクリプトミクスによるNMDA受容体が惹起するCB受容体アゴニスト由来異常行動増強効果の解析2019

    • 著者名/発表者名
      大原 倫美、土屋 弥月、井口 亮、林 由美、中山浩、牧野 宏章、土橋 均、石井 晃、高橋 秀依、財津 桂
    • 学会等名
      法中毒学会第38年会 (2019年7月26-27日、福岡)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] in vivo マイクロダイアリシス法と PESI/MS/MS を用いたマウス脳内神経伝達物質分析法の構築2019

    • 著者名/発表者名
      川上 大輔, 土屋 弥月, 村田 匡, 財津 桂
    • 学会等名
      第44回日本医用マススペクトル学会年会 (2019年9月12-13日、名古屋)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] PESI/MS/MSを用いた内因性代謝物40成分のリアルタイム・モニタリング法の構築2019

    • 著者名/発表者名
      大原 倫美、深山 雄大、近藤 健太、村田 匡、船津 慎治、土橋 均、石井 晃、緒方 是嗣、財津 桂
    • 学会等名
      第44回日本医用マススペクトル学会年会 (2019年9月12-13日、名古屋)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Probe electrospray ionization/tandem mass spectrometry(PESI/MS/MS) を用いた intact metabolome analysis および in vivo リアルタイム分析法の構築2019

    • 著者名/発表者名
      財津 桂、林 由美、村田 匡
    • 学会等名
      第44回日本医用マススペクトル学会年会 シンポジウム2「アンビエントイオン化質量分析による生体分析の最先端」
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マウスにおける毒性化合物によるメタボロームの変動と摂餌の影響2019

    • 著者名/発表者名
      久恒 一晃、大原 倫美、松本 謙吾、肥田 宗政、財津 桂
    • 学会等名
      第13回メタボロームシンポジウム (2019年10月16-18日、筑波)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] GC/MS/MSを用いたメタボローム解析におけるバッチ間補正法の検討2019

    • 著者名/発表者名
      大原 倫美、野田 沙樹、村田 匡、井口 亮、財津 桂
    • 学会等名
      第13回メタボロームシンポジウム (2019年10月16-18日、筑波)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] In vivo real-time monitoring system for metabolites in a living mouse brain using probe electrospray ionization/tandem mass spectrometry (PESI/MS/MS).2018

    • 著者名/発表者名
      Kei Zaitsu, Yumi Hayashi, Tasuku Murata, Kazumi Yokota, Tomomi Ohara, Maiko Kusano, Tetsuya Ishikawa, Hitoshi Tsuchihashi, Akira Ishii, Koretsugu Ogata, Hiroshi Tanihata.
    • 学会等名
      66th ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ultra-rapid and highly user-friendly drug screening system by direct probeionization-tandem mass spectrometry (DPiMS/MS).2018

    • 著者名/発表者名
      Tasuku Murata, KoretsuguOgata, Tomomi Ohara, Maiko Kusano, Hitoshi Tsuchihashi, Yumi Hayashi, KeiZaitsu
    • 学会等名
      66th ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マウスを用いたNMDA受容体アンタゴニストによる合成カンナビノイド由来異常行動の増強効果と性差による違い2018

    • 著者名/発表者名
      土屋弥月、井口亮、林由美、中山浩、大原倫美、牧野宏章、土橋均、石井晃、高橋秀衣、財津桂
    • 学会等名
      日本法中毒学会第37年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] In vivo real-time monitoring system for metabolites in a living mouse brain using probe electrospray ionization/tandem mass spectrometry (PESI/MS/MS).2018

    • 著者名/発表者名
      K. Zaitsu, Yumi Hayashi, Tasuku Murata, Kazumi Yokota, Koretsugu Ogata, Hiroshi Tanihata.
    • 学会等名
      THE 22nd INTERNATIONAL MASS SPECTROMETRY CONFERENCE (IMSC) 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 探針エレクトロスプレーイオン化タンデム質量分析(PESI/MS/MS)とScheduled SRM法を用いた生体組織のインタクト・メタボロミクス法の構築2018

    • 著者名/発表者名
      近藤 健太、林 由美、村田 匡、土屋 弥月、大原 倫美、石川 哲也、緒方 是嗣、土橋 均、石井 晃、財津 桂.
    • 学会等名
      第43回日本医用マススペクトル学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 探針エレクトロスプレーイオン化タンデム質量分析(PESI/MS/MS)を用いたin vivoリアルタイム・モニタリングシステムの構築.2018

    • 著者名/発表者名
      林 由美、財津 桂、村田 匡、土橋 均、石井 晃、緒方 是嗣、石川 哲也.
    • 学会等名
      第43回日本医用マススペクトル学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 探針エレクトロスプレーイオン化タンデム質量分析(PESI/MS/MS)によるアセトアミノフェン(APAP)肝障害モデルマウスのメタボローム解析2018

    • 著者名/発表者名
      近藤 健太、林 由美、村田 匡、大原 倫美、緒方 是嗣、財津 桂.
    • 学会等名
      第12回メタボロームシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] メタボロミクスによる薬物誘引性異常行動の増強と性差の解析2018

    • 著者名/発表者名
      土屋 弥月、井口 亮、林 由美、中山 浩、高橋 秀依、財津 桂
    • 学会等名
      第12回メタボロームシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [図書] Ambient Ionization Mass Spectrometry in Life Sciences2019

    • 著者名/発表者名
      Kei Zaitsu, et al.
    • 総ページ数
      292
    • 出版者
      Elsevier
    • ISBN
      9780128172209
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [図書] Synthetic Cathinones Novel Addictive and Stimulatory Psychoactive Substances2018

    • 著者名/発表者名
      Kei Zaitsu
    • 総ページ数
      207
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 財津桂 HP

    • URL

      https://kzaitsu.wixsite.com/website

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 財津桂 researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/kei_zaitsu

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 名古屋大学研究者総覧-財津桂-

    • URL

      https://profs.provost.nagoya-u.ac.jp/html/100006614_ja.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 名古屋大学 若手新分野創成研究ユニット・フロンティア (代表:財津 桂)

    • URL

      http://www.aip.nagoya-u.ac.jp/ru/menu_b/post-33.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 財津 桂 researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/kei_zaitsu

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] in vivo リアルタイム・オミクス研究室

    • URL

      http://www.aip.nagoya-u.ac.jp/ru/menu_b/in-vivo.html

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] Elsevier Book

    • URL

      https://www.elsevier.com/books/ambient-ionization-mass-spectrometry-in-life-sciences/zaitsu/978-0-12-817220-9

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] research map (財津 桂)

    • URL

      https://researchmap.jp/kei_zaitsu/

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 名古屋大学若手新分野創成研究ユニット・フロンティア in vivo リアルタイム・オミクス研究室

    • URL

      http://www.aip.nagoya-u.ac.jp/ru/menu_b/in-vivo.html

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 名古屋大学大学院医学系研究科 法医・生命倫理学ホームページ

    • URL

      https://www.med.nagoya-u.ac.jp/legal/index.html

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [産業財産権] 質量分析装置及び該装置を用いた生体試料の分析方法2019

    • 発明者名
      財津桂, 林由美, 村田匡
    • 権利者名
      株式会社島津製作所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2019
    • 取得年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 外国
  • [産業財産権] イオン交換膜電気透析装置2018

    • 発明者名
      財津桂、林由美、金山伸広、金山裕亮
    • 権利者名
      東海国立大学機構、(株)サンアクティス
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 取得年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [産業財産権] 分析装置2018

    • 発明者名
      横田佳澄、財津桂、林由美、村田匡
    • 権利者名
      (株)島津製作所、東海国立大学機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 取得年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [産業財産権] 質量分析装置及び該装置を用いた生体試料の分析方法2018

    • 発明者名
      財津桂、林由美、村田匡
    • 権利者名
      (株)島津製作所、名古屋大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 取得年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 前処理用キット、薬毒物スクリーニング前処理用キット、分析用試料の調製方法および分析方法2018

    • 発明者名
      財津桂、井本 英志、箕畑 俊和
    • 権利者名
      財津桂、井本 英志、箕畑 俊和
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 外国
  • [産業財産権] イオン化装置、質量分析装置および流体試料の分析方法2018

    • 発明者名
      財津桂、川上大輔、村田匡
    • 権利者名
      財津桂、川上大輔、村田匡
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 外国

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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