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血液/尿中キラルアミノ酸の網羅的定量を基盤とする腎不全の早期低侵襲診断鑑別法開発

研究課題

研究課題/領域番号 23K24015
補助金の研究課題番号 22H02752 (2022-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2022-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分47020:薬系分析および物理化学関連
研究機関九州大学

研究代表者

濱瀬 健司  九州大学, 薬学研究院, 教授 (10284522)

研究分担者 秋田 健行  九州大学, 薬学研究院, 講師 (50294963)
石井 千晴  九州大学, 薬学研究院, 助教 (90905308)
猪阪 善隆  大阪大学, 大学院医学系研究科, 教授 (00379166)
木村 友則  大阪大学, 大学院医学系研究科, 招へい准教授 (00631300)
井手 友美  九州大学, 大学病院, 講師 (90380625)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2024年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2023年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2022年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
キーワードキラルアミノ酸 / 光学分割 / 多次元HPLC / 腎不全 / 早期診断
研究開始時の研究の概要

血中・尿中キラルアミノ酸の網羅的定量により、非侵襲・低侵襲での腎不全の早期診断、原因疾患鑑別マーカーを探索する。腎不全は慢性型の患者が多く、早期診断が予防と治療に直結する。応募者は予備試験で、キラルを識別した正確なアミノ酸定量により腎不全の鋭敏なマーカーが発見でき、血中・尿中の含量比較により原因疾患の鑑別が可能であるという結果を得た。そこで本研究では多次元HPLCにより網羅的定量法を開発し、多数の臨床検体を用いた含量解析を行うと共に動物モデルによる機序解析を行う。本研究の達成は侵襲性の低い血液・尿分析による腎不全の早期診断、原因疾患鑑別を可能とし、人々の健康寿命延長に貢献する。

研究実績の概要

臨床検体において微量キラルアミノ酸の網羅的、かつ正確な定量を可能とする三次元・四次元HPLC分析を実現するため、2023年度は、これまでマーカーとしての可能性が指摘されながら正確な定量が達成されていなかったキラルアミノ酸の分析法開発を継続的に推進した。特に2022年度までに基盤技術の開発に成功したトリプトファン、塩基性アミノ酸、システイン、アロイソロイシンおよびアロスレオニンについて、オンラインで逆相・イオン交換・光学分割カラムを接続した全自動三次元LC/LC/LC装置、逆相・ミックスモード・光学分割カラムを接続した全自動三次元LC/LC/LC装置、逆相・逆相・光学分割カラムを接続した全自動三次元LC/LC/LC装置を開発した。また逆相、光学分割カラムにタンデム質量分析を接続したオンライン四次元LC/LC/MS/MS装置を構築した。

2022年度までに大阪大学医学部腎臓内科と共同で収集した「腎生検により原因疾患が判明している中軽度の腎不全患者試料(合計百検体程度)」について、2023年度は血液および尿検体におけるキラルアミノ酸分析を実施した。原因疾患は、IgA腎症、膜性腎症、微小変化型ネフローゼ症候群、糖尿病性腎症、高血圧性腎症、ループス腎炎としてD-SerおよびD-Asnの分析を実施したが、明瞭な変化は認められず、他のキラルアミノ酸を含めた更なる検討が期待された。

また、2022年度までに九州大学医学部循環器内科と共同で収集した健常人検体について、2023年度は血液および尿試料におけるキラルアミノ酸分析を実施し、健常人では血中キラルアミノ酸含量が低値に制御されていることを示し、今後のマーカー探索において有用な知見を得た。併せて中規模試験を実施するための多検体分析法として、D-SerおよびD-Asnを対象とする迅速分析法を開発した。

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

2023年度は、2022年度に微量分析の基盤技術を開発したトリプトファン、塩基性アミノ酸、システイン、アロイソロイシンおよびアロスレオニンについて、オンライン全自動三次元LC/LC/LC装置・オンライン全自動四次元LC/LC/MS/MS装置の構築に成功した。また、大阪大学医学部腎臓内科と共同で腎生検により原因疾患が判明している中軽度の腎不全患者について、血液および尿検体の分析を遂行すると共に、健常人におけるキラルアミノ酸含量変動を明らかにしており、本研究課題はおおむね順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

2024年度は、2022年度までに大阪大学医学部腎臓内科と共同で収集した「腎生検により原因疾患が判明している中軽度の腎不全患者試料(合計百検体程度)」について、血液および尿検体におけるキラルアミノ酸分析を引き続き実施する。

また、九州大学医学部循環器内科と共同で収集した健常人検体について、血液および尿試料におけるキラルアミノ酸分析を実施し、バイオマーカーとしての信頼性評価を行う。健常人の血液および尿試料は様々な年齢層、性別、生活習慣を有する被験者から採取し、食品、飲料の摂取、日周・月周リズムについても検討する。

これらの検討結果から分析対象とするキラルアミノ酸を選定し、マーカーとしての可能性が認められたキラルアミノ酸について、多検体分析を実施するための迅速定量法を開発する。三次元・四次元一斉分析法は極めて高い選択性のトレードオフとして分析時間が長く、多検体分析ではスループットの向上が必須である。一方で血液・尿分析においては迅速化に際しても選択性の維持が必須であり、多次元HPLCの利用が不可欠である。応募者はキラルHPLC用の固定相を全て自作しており(特許5977765号など)、各次元に利用する充填剤の内部構造制御と最適化を行い、対象アミノ酸に特化した迅速多次元分析法を構築する。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 4件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 9件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 6件、 招待講演 9件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] ウィーン大学(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] 台湾・台北医学大学(その他の国・地域)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] 台北医学大学(その他の国・地域(台湾))

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] マラヤ大学(マレーシア)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of a three-dimensional HPLC system for the determination of serine, threonine and allo-threonine enantiomers in the plasma of patients with chronic kidney disease2024

    • 著者名/発表者名
      Oyaide Mai、Ishii Chiharu、Akita Takeyuki、Kimura Tomonori、Sakai Shinsuke、Mizui Masayuki、Mita Masashi、Ide Tomomi、Isaka Yoshitaka、Hamase Kenji
    • 雑誌名

      Journal of Chromatography A

      巻: 1719 ページ: 464739-464739

    • DOI

      10.1016/j.chroma.2024.464739

    • 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] Development of a two-dimensional LC-MS/MS system for the determination of proline and 4-hydroxyproline enantiomers in biological and food samples2024

    • 著者名/発表者名
      Chiharu ISHII, Yosuke TOJO, Komei IWASAKI, Akira FUJII, Takeyuki AKITA, Masanobu NAGANO, Masashi MITA, Tomomi IDE, Kenji HAMASE
    • 雑誌名

      Analytical Sciences

      巻: - 号: 5 ページ: 881-889

    • DOI

      10.1007/s44211-024-00530-w

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of Individual Variation of d-Amino Acids in Human Plasma by a Two-Dimensional LC-MS/MS System and Application to the Early Diagnosis of Chronic Kidney Disease2024

    • 著者名/発表者名
      Ishii Chiharu、Akita Takeyuki、Kimura Tomonori、Sakai Shinsuke、Mita Masashi、Ide Tomomi、Isaka Yoshitaka、Hamase Kenji
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 96 号: 12 ページ: 4876-4883

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.3c05309

    • 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] メートル長高分離能光学分割カラムを用いる食酢中アラニンおよびセリン鏡像異性体の分析2024

    • 著者名/発表者名
      石井千晴,古賀夢美,藤井 暁,秋田 健行,三田真史,長野正信,浜瀬健司
    • 雑誌名

      分析化学

      巻: in press

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enantioselective Analysis of Lactate, Hydroxybutyrates and Malate in Human Physiological Fluids Using a Three-Dimensional HPLC System2023

    • 著者名/発表者名
      TSAI Hsin-Miao、HSIEH Chin-Ling、ISHII Chiharu、AKITA Takeyuki、MITA Masashi、IDE Tomomi、LEE Jen-Ai、HAMASE Kenji
    • 雑誌名

      CHROMATOGRAPHY

      巻: 44 号: 3 ページ: 105-113

    • DOI

      10.15583/jpchrom.2023.015

    • ISSN
      1342-8284, 1348-3315
    • 年月日
      2023-10-20
    • 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] Design of Novel Mixed-Mode Columns for Analysis of Amino Acids Derivatized with 4-Fluoro-7-nitro-2,1,3-benzoxadiazole and the Evaluation of Retention Properties2023

    • 著者名/発表者名
      Yuri NAGATA, Takeyuki AKITA, Aogu FURUSHO, Chiharu ISHII, Masashi MITA, Kenji HAMASE
    • 雑誌名

      CHROMATOGRAPHY

      巻: 44 号: 2 ページ: 83-87

    • DOI

      10.15583/jpchrom.2023.006

    • ISSN
      1342-8284, 1348-3315
    • 年月日
      2023-06-20
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chiral Amino Acid Analysis in the Plasma of B6DAO<sup>-/-</sup> Mice Lacking D-Amino Acid Oxidase Activity2023

    • 著者名/発表者名
      Chiharu ISHII, Takeyuki AKITA, Masashi MITA, Ryuichi KONNO, Kenji HAMASE
    • 雑誌名

      CHROMATOGRAPHY

      巻: 44 号: 1 ページ: 39-43

    • DOI

      10.15583/jpchrom.2023.002

    • ISSN
      1342-8284, 1348-3315
    • 年月日
      2023-02-20
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of an enantioselective three-dimensional HPLC system for the determination of alanine, valine, isoleucine, allo-isoleucine and leucine in human plasma and urine2023

    • 著者名/発表者名
      Yuri NAGATA, Takeyuki AKITA, Chiharu ISHII, Mai OYAIDE, Masashi MITA, Tomomi IDE, Kenji HAMASE
    • 雑誌名

      Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis Open

      巻: 2 ページ: 100013-100013

    • DOI

      10.1016/j.jpbao.2023.100013

    • 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] Development of a three-dimensional HPLC system for acidic amino acid enantiomers and determination of their amounts in mice lacking D-aspartic acid oxidase activity2023

    • 著者名/発表者名
      Chiharu ISHII, Rin MORINAGA, Miho TAKAHASHI, Masashi MITA, Takeyuki AKITA, Kenji HAMASE
    • 雑誌名

      Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis Open

      巻: 1 ページ: 100004-100004

    • DOI

      10.1016/j.jpbao.2023.100004

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Two-Dimensional Chiral HPLC Analysis of Lactate, Hydroxybutyrates and Malate in Human Plasma2022

    • 著者名/発表者名
      Hsin-Miao TSAI, Chin-Ling HSIEH, Chiharu ISHII, Takeyuki AKITA, Masashi MITA, Tomomi IDE, Jen-Ai LEE, Kenji HAMASE
    • 雑誌名

      CHROMATOGRAPHY

      巻: 43 号: 3 ページ: 119-126

    • DOI

      10.15583/jpchrom.2022.011

    • ISSN
      1342-8284, 1348-3315
    • 年月日
      2022-10-20
    • 関連する報告書
      2022 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] Enantioselective Determination of Hydroxy Amino Acids in Japanese Traditional Amber Rice Vinegars2022

    • 著者名/発表者名
      Mai OYAIDE, Chiharu ISHII, Akira FUJII, Takeyuki AKITA, Masashi MITA, Masanobu NAGANO, Kenji HAMASE
    • 雑誌名

      CHROMATOGRAPHY

      巻: 43 号: 2 ページ: 59-65

    • DOI

      10.15583/jpchrom.2022.006

    • ISSN
      1342-8284, 1348-3315
    • 年月日
      2022-06-20
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 生体・食品・宇宙試料におけるキラルアミノ酸の多次元HPLC分析2023

    • 著者名/発表者名
      浜瀬健司
    • 学会等名
      Symposium on Molecular Chirality 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Multi-dimensional HPLC concepts integrating highly efficient enantioselective columns for the analysis of chiral amino acids in complicated real-world samples2023

    • 著者名/発表者名
      Kenji HAMASE, Chiharu ISHII, Aogu FURUSHO, Takeyuki AKITA, Masashi MITA, Hiroshi NARAOKA, Wolfgang LINDNER
    • 学会等名
      51st International Symposium on High-Performance Liquid Phase Separations and Related Techniques
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Three/four dimensional chiral HPLC analysis of amino acids in mammals; Their origins, regulation systems and diagnostic values2023

    • 著者名/発表者名
      Kenji HAMASE, Chiharu ISHII, Takeyuki AKITA, Masashi MITA, Tomonori KIMURA, Jumpei SASABE, Ryuichi KONNO
    • 学会等名
      33rd International Symposium on Pharmaceutical and Biomedical Analysis
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 生体・食品・宇宙試料におけるキラルアミノ酸ならびに類緑化合物の三次元・四次元HPLC分析2023

    • 著者名/発表者名
      浜瀬健司,石井千晴,秋田健行,三田真史,井手友美,木村友則,奈良岡 浩
    • 学会等名
      第35回バイオメディカル分析科学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Chiral amino acid analysis for drug discovery and diagnosis2023

    • 著者名/発表者名
      Kenji HAMASE
    • 学会等名
      39th International annual meeting in pharmaceutical sciences
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Enantioselective analysis of amino acids and related compounds using multi-dimensional HPLC and its medical applications2022

    • 著者名/発表者名
      Kenji Hamase
    • 学会等名
      The 5th International conference of D-amino acid research
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Multi-dimensional HPLC analysis of chiral amino acids in complicated matrices including clinical, food and extraterrestrial samples2022

    • 著者名/発表者名
      Kenji Hamase
    • 学会等名
      12th International symposium on drug analysis & 32nd International symposium on pharmaceutical and biomedical analysis
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Multi-dimensional and enantioselective HPLC analysis of amino acids and related compounds -method development and application to real-world samples-2022

    • 著者名/発表者名
      Kenji Hamase
    • 学会等名
      RSC Tokyo International Conference 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 多次元HPLCを用いる宇宙試料中のキラルアミノ酸分析2022

    • 著者名/発表者名
      浜瀬 健司
    • 学会等名
      国際アミノ酸協会(ICAAS)第34回アミノ酸セミナー
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] キラルアミノ酸の多次元HPLC分析法開発と生体・食品・宇宙試料における含量解析2022

    • 著者名/発表者名
      浜瀬 健司
    • 学会等名
      新アミノ酸分析研究会第12回学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 創薬育薬産学官連携分野ホームページ

    • URL

      http://soyaku.phar.kyushu-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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