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質量分析インフォマティクスの開拓による生薬作用分子メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K18216
研究種目

挑戦的研究(開拓)

配分区分基金
審査区分 中区分37:生体分子化学およびその関連分野
研究機関東京農工大学

研究代表者

津川 裕司  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30647235)

研究分担者 今見 考志  国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター, ユニットリーダー (30528344)
研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円)
2023年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2022年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
2021年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
キーワードオミクス / 質量分析 / 情報科学 / メタボロミクス / 生薬 / マルチオミクス / 統合オミクス / インフォマティクス / 天然物化学 / システムバイオロジー / 質量分析インフォマティクス / メタボローム / データサイエンス / プロテオーム
研究開始時の研究の概要

本研究では、各階層のオミクス科学を「質量分析インフォマティクス」という概念で総合的に捉え、代謝統合オミクスのスループット及びアノテーション率の革新的向上を行い、生命代謝システムの深層理解を目指す挑戦的開拓研究を遂行する。そして構築される基盤技術を用いることで、生薬・漢方薬の科学的根拠を分子レベルで解明し、植物とヒトとの関わりを紐解く代謝オミクス科学を展開する。

研究成果の概要

質量分析インフォマティクスの技術開発を通じて統合オミクス環境を構築し、生薬甘草の薬理作用に関する分子メカニズムの解明を目指し研究を行った。具体的には、マクロファージ由来のRAW264.7細胞とリポ多糖(LPS)を用いた急性炎症モデルを用い、isoliquiritigenin(ILG)もしくは甘草抽出エキス(GU)そのものを添加した場合の抗炎症効果を評価し、その作用機序をオミクス解析で評価した。その中で、新しい親水性メタボローム解析の情報計測手法を考案し、その成果は現在投稿中である。また取得したオミクスデータの統合を行いILG特異的に変動する代謝経路およびGU特異的に変動する代謝経路を発見した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、質量分析オミクスのデータ科学を活用し、生薬・漢方薬の効果が分子レベルでどのように発揮されるかを解明することを目指した。これにより、西洋医学と東洋医学の融合を推進する基礎的データが得られ、植物資源の価値を高めるとともに、漢方薬の品質評価や予防医学への応用が可能となる。さらに、新規生体分子の同定や生理活性の評価を通じて、創薬の新たなシーズを探るという革新的なアプローチも展開できる可能性がある。この研究は国際的な「持続可能な開発目標」(SDGs)への貢献を目指すとともに、将来的にはすべての薬用植物に適用可能な研究成果を提供し、薬学・医学研究の進展を支える基盤となり得る。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 審査結果の所見   実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2024 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 6件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 10件) 図書 (1件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] A lipidome landscape of aging in mice2024

    • 著者名/発表者名
      Tsugawa Hiroshi、Ishihara Tomoaki、Ogasa Kota、Iwanami Seigo、Hori Aya、Takahashi Mikiko、Yamada Yutaka、Satoh-Takayama Naoko、Ohno Hiroshi、Minoda Aki、Arita Makoto
    • 雑誌名

      Nature Aging

      巻: 4 号: 5 ページ: 709-726

    • DOI

      10.1038/s43587-024-00610-6

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Multiomics analysis to explore blood metabolite biomarkers in an Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative cohort2024

    • 著者名/発表者名
      Oka Takaki、Matsuzawa Yuki、Tsuneyoshi Momoka、Nakamura Yoshitaka、Aoshima Ken、Tsugawa Hiroshi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 14 号: 1 ページ: 6797-6797

    • DOI

      10.1038/s41598-024-56837-1

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Using Data-Dependent and -Independent Hybrid Acquisitions for Fast Liquid Chromatography-Based Untargeted Lipidomics2024

    • 著者名/発表者名
      Tokiyoshi Kanako、Matsuzawa Yuki、Takahashi Mikiko、Takeda Hiroaki、Hasegawa Mayu、Miyamoto Junki、Tsugawa Hiroshi
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 96 号: 3 ページ: 991-996

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.3c04400

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] MS-DIAL 5 multimodal mass spectrometry data mining unveils lipidome complexities2024

    • 著者名/発表者名
      Takeda Hiroaki、Matsuzawa Yuki et al.
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: 0 ページ: 0-0

    • DOI

      10.1101/2024.02.07.579267

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Using variable data independent acquisition for capillary electrophoresis-based untargeted metabolomics2024

    • 著者名/発表者名
      Kiuchi Saki、Otoguro Yasuhiro、Nitta Tomoaki、Chung Mi Hwa、Nakaya Taiki、Matsuzawa Yuki、Oobuchi Katsuya、Sasaki Kazunori、Yamamoto Hiroyuki、Tsugawa Hiroshi
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: 0 ページ: 0-0

    • DOI

      10.1101/2024.01.17.576157

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Guiding the choice of informatics software and tools for lipidomics research applications2022

    • 著者名/発表者名
      Ni Zhixu et al.
    • 雑誌名

      Nature Methods

      巻: 20 号: 2 ページ: 193-204

    • DOI

      10.1038/s41592-022-01710-0

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Computational mass spectrometry accelerates C=C position-resolved untargeted lipidomics using oxygen attachment dissociation2022

    • 著者名/発表者名
      Uchino Haruki、Tsugawa Hiroshi、Takahashi Hidenori、Arita Makoto
    • 雑誌名

      Communications Chemistry

      巻: 5 号: 1 ページ: 162-162

    • DOI

      10.1038/s42004-022-00778-1

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Bioinformatics in bioscience and bioengineering: Recent advances, applications, and perspectives2022

    • 著者名/発表者名
      Uesaka Kazuma、Oka Hiroya、Kato Ryuji、Kanie Kei、Kojima Takaaki、Tsugawa Hiroshi、Toda Yosuke、Horinouchi Takaaki
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      巻: 134 号: 5 ページ: 363-373

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2022.08.004

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Pleiotropic Roles of Cholesteryl Sulfate during Entamoeba Encystation: Involvement in Cell Rounding and Development of Membrane Impermeability2022

    • 著者名/発表者名
      Mi-Ichi F, Tsugawa H, Arita M, Yoshida H.
    • 雑誌名

      mSphere

      巻: 7 号: 4 ページ: 431-431

    • DOI

      10.1128/msphere.00299-22

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Defining the Scope of Exposome Studies and Research Needs from a Multidisciplinary Perspective2021

    • 著者名/発表者名
      Zhang Pei、Carlsten Christopher、Chaleckis Romanas、Hanhineva Kati、Huang Mengna、Isobe Tomohiko、Koistinen Ville M.、Meister Isabel、Papazian Stefano、Sdougkou Kalliroi、Xie Hongyu、Martin Jonathan W.、Rappaport Stephen M.、Tsugawa Hiroshi、Walker Douglas I.、Woodruff Tracey J.、Wright Robert O.、Wheelock Craig E.
    • 雑誌名

      Environmental Science & Technology Letters

      巻: 8 号: 10 ページ: 839-852

    • DOI

      10.1021/acs.estlett.1c00648

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Ion identity molecular networking for mass spectrometry-based metabolomics in the GNPS environment2021

    • 著者名/発表者名
      Robin Schmid, Daniel Petras, Louis-Felix Nothias, Mingxun Wang, Allegra T Aron, Annika Jagels, Hiroshi Tsugawa et al.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 号: 1 ページ: 3832-3832

    • DOI

      10.1038/s41467-021-23953-9

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Metabolomics and complementary techniques to investigate the plant phytochemical cosmos2021

    • 著者名/発表者名
      Tsugawa Hiroshi、Rai Amit、Saito Kazuki、Nakabayashi Ryo
    • 雑誌名

      Natural Product Reports

      巻: 38 号: 10 ページ: 1729-1759

    • DOI

      10.1039/d1np00014d

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [図書] 代謝物質量分析インフォマティクスの最新の研究動向と展望2022

    • 著者名/発表者名
      津川 裕司
    • 総ページ数
      7
    • 出版者
      バイオサイエンスとインダストリー(バイオインダストリー協会)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] SystemsOmicsLab

    • URL

      https://github.com/systemsomicslab

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] RIKEN computational mass spectrometry

    • URL

      http://prime.psc.riken.jp/compms/index.html

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] RIKEN PRIMe CompMS

    • URL

      http://prime.psc.riken.jp/compms/index.html

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-07-13   更新日: 2025-01-30  

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