in vivo安定同位体標識代謝物を用いた定量メタボロミクス技術の開発

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K06557
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 和泉 自泰 九州大学, 生体防御医学研究所, 准教授 (70622166)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 定量メタボロミクス / 定量メタボローム分析 / イオンクロマトグラフィー / 超臨界流体クロマトグラフィー / in vivoラベリング

研究実績の概要

現状のメタボローム解析技術により取得できる定量情報は，「相対定量」に制限されているため，細胞内の精確な代謝物濃度の決定には至っていない．また，相対定量情報では，他施設での異なる分析装置や異なる分析手法で取得したデータと直接比較検証できないため，生理学的・生化学的考察を深めることが困難である．そこで，当該研究では，原核細胞から真核細胞に至る幅広い生物種に適用可能な包括的な安定同位体標識代謝物の調製法の開発を軸に，試料調製，高感度定量メタボローム分析，定量データ解析手法を含む「in vivo安定同位体標識代謝物を用いた定量メタボロミクス技術の開発」に取り組む．
平成29年度は，超臨界流体クロマトグラフィー三連四重極型質量分析 (SFC/TQMS) を用いた新規のワイドターゲット定量リピドーム分析法の開発に取り組んだ．各種SFC分離条件の検討を行った結果，DEAカラムによるSFCが，22種の脂質クラスを短時間 (20分) かつ高分離できることを見出した．また，質量分析では識別できないリゾリン脂質や中性脂質 (MAG, DAG) の位置異性体についても分離分析できることが分かった．さらに，各種脂質クラスのフラグメンテーションを詳細に解析し，適切な多重反応モニタリング (MRM) を設定することで，ジアシルリン脂質の構造異性体 (PC 16:0/20:4と PC 18:2/18:2など) を質量分離できることも明らかにした．各脂質クラスの個々の脂質分子に対して添加回収試験を実施したところ，回収率70%以上を達成したことから包括的かつ定量的な脂質分析が実施できることが示された．構築した当該分析法を用いることで，動物細胞や各種動物組織，血漿，エクソソーム試料から，約300～600種程度の脂質分子の定量情報が取得可能となった．

研究成果

• [雑誌論文] Ameliorating effects of D-47, a newly developed compound, on lipid metabolism in an animal model of familial hypercholesterolemia (WHHLMI rabbits). (2018)
  • 著者名/発表者名: Tamura S, Koike Y, Takeda H, Koike T, Izumi Y, Nagasaka R, Tsunoda T, Tori M, Ogawa K, Bamba T, Shiomi M.
  • 雑誌名: Eur. J. Pharmacol. 巻: 822 ページ: 147-153
  • DOI: 10.1016/j.ejphar.2018.01.013.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Alterations in docosahexaenoic acid-related lipid cascades in inflammatory bowel disease model mice. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishiumi S, Izumi Y, *Yoshida M.
  • 雑誌名: Dig. Dis. Sci. 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1007/s10620-018-5025-4.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adiponectin/T-cadherin system enhances exosome biogenesis and decreases cellular ceramides by exosomal release. (2018)
  • 著者名/発表者名: Obata Y, Kita S, Koyama Y, Fukuda S, Takeda H, Takahashi M, Fujishima Y, Nagao H, Masuda S, Tanaka Y, Nakamura Y, Nishizawa H, Funahashi T, Ranscht B, Izumi Y, Bamba T, Fukusaki E, Hanayama R, Shimada S, Maeda N, Shimomura I.
  • 雑誌名: JCI Insight 巻: 3(8) ページ: e99680
  • DOI: 10.1172/jci.insight.99680.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Widely-targeted quantitative lipidomics methodology by supercritical fluid chromatography coupled with fast-scanning triple quadrupole mass spectrometry. (2018)
  • 著者名/発表者名: Takeda H, Izumi Y, Takahashi M, Paxton T, Tamura S, Koike T, Yu Y, Kato N, Nagase K, Shiomi M, Bamba T.
  • 雑誌名: J. Lipid Res. 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Importance of optimizing chromatographic conditions and mass spectrometric parameters for supercritical fluid chromatography/mass spectrometry. (2017)
  • 著者名/発表者名: Fujito Y, Hayakawa Y, Izumi Y, Bamba T.
  • 雑誌名: J. Chromatogr. A 巻: 1508 ページ: 138-147
  • DOI: 10.1016/j.chroma.2017.05.071.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metabolic engineering of oleaginous fungus Mortierella alpina for high production of oleic and linoleic acids. (2017)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto T, Sakuradani E, Okuda T, Kikukawa H, Ando A, Kishino S, Izumi Y, Bamba T, Shima J, Ogawa J.
  • 雑誌名: Bioresour. Technol. 巻: 245 ページ: 1610-1615
  • DOI: 10.1016/j.biortech.2017.06.089.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Harmonizing Lipidomics: NIST Interlaboratory Comparison Exercise for Lipidomics using Standard Reference Material 1950-Metabolites in Frozen Human Plasma. (2017)
  • 著者名/発表者名: Bowde J A, Heckert A, Ulmer C Z, Jones C M, Koelmel J P, Izumi Y et a.
  • 雑誌名: J. Lipid Res. 巻: 58(12) ページ: 2275-2288
  • DOI: 10.1194/jlr.M079012
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] メタボロミクスにおける親水性代謝物解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 平山明由，和泉自泰，松田史生，石川貴正，杉浦悠毅，鈴木隆弘
  • 雑誌名: J. Mass. Spectrom. Soc. Jpn. 巻: 65(5) ページ: 195-198
  • DOI: 10.5702/massspec.S17-47
• [学会発表] 分離モード並列化による親水性代謝物の包括的メタボローム分析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 和泉 自泰1, 鈴木 隆弘2, 高橋 政友1, 中谷 航太1, 押川 清孝1, 木村 元一2, 高原 健太郎2, 松本 雅記1, 馬場 健史1
  • 学会等名: 第65回 質量分析総合討論会
• [学会発表] Comprehensive Analysis of Hydrophilic Metabolites by Coupling Ion Chromatography and PFPP-based Liquid Chromatography Methods to High Resolution Mass Spectrometry (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Izumi1, Takahiro Suzuki2, Masatomo Takahashi1, Kohta Nakatani1, Kiyotaka Oshikawa1, Motokazu Kimura2, Takahara Kentaro2, Masaki Matsumoto1, Takeshi Bamba
  • 学会等名: 65th ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics
• [学会発表] Evaluation of retention behavior and separation of pesticides in reversed phase packed column SFC (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Izumi, Motonao Nakao, Masatomo Takahashi, Takeshi Bamba
  • 学会等名: SFC Asia 2017, 11th International Conference on Packed-Column SFC
• [学会発表] 1細胞メタボロミクスに向けた基盤技術開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 和泉 自泰1, 原 健士1, 中谷 航太1, 秦 康祐1, 山村 昌平2, 松本 雅記1, 馬場 健史1
  • 学会等名: 第69回日本生物工学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] メタボロミクスとマトリックス効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 和泉 自泰
  • 学会等名: 第9回LC/MSワークショップ
  • 招待講演
• [学会発表] 超臨界流体クロマトグラフィー三連四重極型質量分析によるワイドターゲット定量リピドミクス分析法の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 和泉 自泰1，竹田 浩章1，高橋 政友1，Thanai Paxton 2，加藤 紀子2，堀江 真之介2，長瀬 勝敏2，馬場 健史
  • 学会等名: 第11回メタボロームシンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] イオンクロマトグラフィー高分解能質量分析による動物培養細胞のメタボローム解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 和泉 自泰1，高橋 政友1，鈴木 隆弘2，押川 清孝1，秦 康祐1，中谷 航太1，
  • 学会等名: 第11回メタボロームシンポジウム
• [学会発表] 次世代メタボローム解析に向けた新たなクロマトグラフィー質量分析技術の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 和泉 自泰，馬場 健史
  • 学会等名: 第28回クロマトグラフィー科学会議
• [備考] 九州大学生体防御医学研究所馬場研究室HP
  • URL: http://bamba-lab.com/?lang=ja
• [備考] 九州大学研究者情報
  • URL: http://hyoka.ofc.kyushu-u.ac.jp/search/details/K005704/index.html
• [産業財産権] 識代謝物の製造方法、代謝物の定量方法、及び標識代謝物製造キット (2017)
  • 発明者名: 寺内勉，脇村明夏里，馬場健史，和泉自泰，相馬悠希
  • 権利者名: 寺内勉，脇村明夏里，馬場健史，和泉自泰，相馬悠希
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2017-143639