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2020 年度 実績報告書

環境医学領域におけるメタロミクス手法の開発と応用に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 19H01081
研究機関順天堂大学

研究代表者

横山 和仁  順天堂大学, 医学部, 客員教授 (00158370)

研究分担者 平田 岳史  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (10251612)
小椋 康光  千葉大学, 大学院薬学研究院, 教授 (40292677)
藤代 瞳  徳島文理大学, 薬学部, 講師 (10389182)
姫野 誠一郎  昭和大学, 薬学部, 客員教授 (20181117)
篠原 厚子  清泉女子大学, 付置研究所, 教授 (90157850)
大森 由紀  北里大学, 医学部, 助教 (30415971)
松川 岳久  順天堂大学, 医学部, 助教 (60453586)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードメタロミクス / LA-ICP-MS / 環境医学 / スペシエーション
研究実績の概要

環境医学領域におけるメタロミクス手法の開発と応用を進めた。疫学調査から得られたデータを多変量解析している。次世代レーザーアブレーション(LA)法の開発を継続している。
LA法における試料格納セルの改造により信号のレスポンス時間を改善し、イメージング分析の高速化を図った。イオン検出器の改造により過渡的信号(例えばナノ粒子から得られる1ms以下の短い信号)からの精密同位体分析法を開発した。不感時間の正確な補正(dead time補正)に関して新しい手法を開発した。精密同位体分析のための新しい信号積算法を開発し、過渡的信号や不安定な信号でも精密同位体分析が可能とした。
スペシエーションを活用してセレンの代謝を明らかにする検討を継続して行った。セレンを過剰量摂取した際は尿中にトリメチル化体が排泄される分子機構について、分子生物学的手法とスペシエーションを組み合わせることにより2種類の酵素が協同的に機能してセレンの3段階のメチル化を担っていることを明らかにした。また、天然に存在する多様なセレン化合物が、ミネラル源として生体に利用される際に、腸内細菌叢が宿主のセレン代謝に協同的に作用していることも明らかにした。
カドミウム(Cd)腎症のモデルとして、Cd-メタロチオネイン複合体を調製し、マウスに静脈内、腹腔内、皮下の3種類の経路で投与し、腎障害を調べるとともに、腎臓におけるCdの分布についてLA-ICP-MSで計測した。投与1日後におけるCdの腎臓内分布は、皮下投与では腎臓全般に分布していたが、腹腔内と静脈内投与では、腎臓の表層部と皮質と髄質の境界領域(近位尿細管のS3部位が多い領域)の2か所に偏在していた。ヒ素曝露によって、インスリン抵抗性が高まり、筋肉量の低下が起こること、筋肉量低下のレベルとインスリン抵抗性の上昇が相関していることを見出した。

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

新型コロナウィルス感染症流行の影響により、各研究施設が使用不可になる、あるいは人的交流が不可能になるなどしたが、各研究分担者の協力により、実質的な検討を進めることができた。

今後の研究の推進方策

これまで開発してきた方法をもとに、メタロミクス手法への応用を進めてゆく。疫学調査から得られたデータの多変量解析によるメタロミクス解析をまとめる。
LAについては、ガスラインの改造によるイメージング分析の更なる高速化、10ミクロンレーザーを使って2ミクロン程度の解像度を出すための分析手法の開発をし、環境医学試料への応用をめざす。また、従来の四重極質量分析計(ICP-QMS)に代えて、飛行時間型質量分析計:ICP-TOF)を用いることで、短時間信号から多元素同時分析法を行う。
セレンと同族元素であるテルルについても同様の機構でメチル化が起こるかを、スペシエーションを駆使して解明する。特に基質認識に重要と思われる酵素の構造に変異を導入し、元素認識部位の機能解析を行う。併せて、試料量を0.5 μL程度まで減らして、同様の感度と分解能を得るためのマイクロLC-ICP-MS(誘導結合プラズマ質量分析計)を構築し、生体試料に応用する。
Cd-メタロチオネイン複合体の投与によるCd腎症の発症とCdの腎臓内分布との関係をさらに詳細に検討する。シスプラチン等のPt含有医薬品を投与した際の腎臓におけるPtの分布を明らかにする。ヒ素が筋肉量の低下を介してインスリン抵抗性を高める機構についてさらに詳細に検討する。

  • 研究成果

    (25件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 5件、 査読あり 15件、 オープンアクセス 13件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 図書 (4件)

  • [雑誌論文] In situ isotopic analysis of uranium using a new data acquisition protocol for 10^13ohm Faraday amplifiers2021

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Kota、Asanuma Hisashi、Takahashi Hiroaki、Hirata Takafumi
    • 雑誌名

      Journal of Analytical Atomic Spectrometry

      巻: 36 ページ: 668~675

    • DOI

      10.1039/d0ja00498g

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single-Cell Imaging for Studies of Renal Uranium Transport and Intracellular Behavior2021

    • 著者名/発表者名
      Homma-Takeda Shino、Fujishiro Hitomi、Tanaka Izumi、Yakumaru Haruko、Ayama Kyoko、Uehara Akihiro、Oikawa Masakazu、Himeno Seiichiro、Ishihara Hiroshi
    • 雑誌名

      Minerals

      巻: 11 ページ: 191~191

    • DOI

      10.3390/min11020191

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An Investigation of the Wild Rat Crown Incisor as an Indicator of Lead (Pb) Exposure Using Inductively Couple Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) and Laser Ablation ICP-MS2021

    • 著者名/発表者名
      Kataba Andrew、Nakayama Shouta M. M.、Nakata Hokuto、Toyomaki Haruya、Yohannes Yared B.、Yabe John、Muzandu Kaampwe、Zyambo Golden、Kubota Ayano、Matsukawa Takehisa、Yokoyama Kazuhito、Ikenaka Yoshinori、Ishizuka Mayumi
    • 雑誌名

      International Journal of Environmental Research and Public Health

      巻: 18 ページ: 767~767

    • DOI

      10.3390/ijerph18020767

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Prenatal blood levels of some toxic metals and the risk of spontaneous abortion2021

    • 著者名/発表者名
      Vigeh Mohsen、Yunesian Masud、Matsukawa Takehise、Shamsipour Mansour、Jeddi Maryam Zare、Rastkari Noushin、Hassanvand Mohammad Sadegh、Shariat Mamak、Kashani Homa、Pirjani Reihaneh、Effatpanah Mohammad、Shirazi Mahboobeh、Shariatpanahi Ghazal、Ohtani Katsumi、Yokoyama Kazuhito
    • 雑誌名

      Journal of Environmental Health Science and Engineering

      巻: 19 ページ: 357~363

    • DOI

      10.1007/s40201-020-00608-3

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Uranium?lead isotopic analysis from transient signals using high-time resolution-multiple collector-ICP-MS (HTR-MC-ICP-MS)2021

    • 著者名/発表者名
      Hirata Takafumi、Niki Sota、Yamashita Shuji、Asanuma Hisashi、Iwano Hideki
    • 雑誌名

      Journal of Analytical Atomic Spectrometry

      巻: 36 ページ: 70~74

    • DOI

      10.1039/D0JA00363H

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Single-dose toxicity study by intra-arterial injection of 10BSH entrapped water-in-oil-in-water emulsion for boron neutron capture therapy to hepatocellular carcinoma2020

    • 著者名/発表者名
      Yanagie, Hironobu, et al.
    • 雑誌名

      Applied Radiation and Isotopes

      巻: 163 ページ: 109202~109202

    • DOI

      10.1016/j.apradiso.2020.109202

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Analytical Capability of High-Time Resolution-Multiple Collector-Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry for the Elemental and Isotopic Analysis of Metal Nanoparticles2020

    • 著者名/発表者名
      Hirata Takafumi、Yamashita Shuji、Ishida Mirai、Suzuki Toshihiro
    • 雑誌名

      Mass Spectrometry

      巻: 9 ページ: A0085~A0085

    • DOI

      10.5702/massspectrometry.A0085

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Production of a Urinary Selenium Metabolite, Trimethylselenonium, by ThiopurineS-Methyltransferase and IndolethylamineN-Methyltransferase2020

    • 著者名/発表者名
      Fukumoto Yasunori、Yamada Hirotaka、Matsuhashi Kemmu、Okada Wakaba、Tanaka Yu-ki、Suzuki Noriyuki、Ogra Yasumitsu
    • 雑誌名

      Chemical Research in Toxicology

      巻: 33 ページ: 2467~2474

    • DOI

      10.1021/acs.chemrestox.0c00254

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Elucidation of tellurium biogenic nanoparticles in garlic, Allium sativum, by inductively coupled plasma-mass spectrometry2020

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Yu-ki、Takada Shohei、Kumagai Kazuhiro、Kobayashi Keita、Hokura Akiko、Ogra Yasumitsu
    • 雑誌名

      Journal of Trace Elements in Medicine and Biology

      巻: 62 ページ: 126628~126628

    • DOI

      10.1016/j.jtemb.2020.126628

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Quantitative Elemental Analysis of a Single Cell by Using Inductively Coupled Plasma‐Mass Spectrometry in Fast Time‐Resolved Analysis Mode2020

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Yu‐ki、Iida Risako、Takada Shohei、Kubota Tetsuo、Yamanaka Michiko、Sugiyama Naoki、Abdelnour Yolande、Ogra Yasumitsu
    • 雑誌名

      ChemBioChem

      巻: 21 ページ: 3266~3272

    • DOI

      10.1002/cbic.202000358

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of gut microflora on nutritional availability of selenium2020

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Kazuaki、Suzuki Noriyuki、Ogra Yasumitsu
    • 雑誌名

      Food Chemistry

      巻: 319 ページ: 126537~126537

    • DOI

      10.1016/j.foodchem.2020.126537

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Role of Metallothionein in Transcriptional Regulation by Metal-Responsive Element-Binding Transcription Factor 12020

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Yu-ki、Futami Yoshiaki、Fukumoto Yasunori、Suzuki Noriyuki、Ogra Yasumitsu
    • 雑誌名

      BPB Reports

      巻: 3 ページ: 22~27

    • DOI

      10.1248/bpbreports.3.1_22

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Identification of the biliary selenium metabolite and the biological significance of selenium enterohepatic circulation2020

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Kazuaki、Ogra Yasumitsu
    • 雑誌名

      Metallomics

      巻: 12 ページ: 241~248

    • DOI

      10.1039/c9mt00274j

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] In Vitro Evaluation of the Effects of Cadmium on Endocytic Uptakes of Proteins into Cultured Proximal Tubule Epithelial Cells2020

    • 著者名/発表者名
      Fujishiro Hitomi、Yamamoto Hazuki、Otera Nobuki、Oka Nanae、Jinno Mei、Himeno Seiichiro
    • 雑誌名

      Toxics

      巻: 8 ページ: 24~24

    • DOI

      10.3390/toxics8020024

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Arsenic exposure-related hyperglycemia is linked to insulin resistance with concomitant reduction of skeletal muscle mass2020

    • 著者名/発表者名
      Mondal Victor、Hosen Zubaer、Hossen Faruk、Siddique Abu Eabrahim、Tony Selim Reza、Islam Zohurul、Islam Md. Shofikul、Hossain Shakhawoat、Islam Khairul、Sarker Md. Khalequzzaman、Hasibuzzaman M.M.、Liu Ling-Zhi、Jiang Bing-Hua、Hoque Md Mominul、Saud Zahangir Alam、Xin Lian、Himeno Seiichiro、Hossain Khaled
    • 雑誌名

      Environment International

      巻: 143 ページ: 105890~105890

    • DOI

      10.1016/j.envint.2020.105890

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] ガドリニウム中性子捕捉療法製剤のマウスin vivoでの用量依存性に関する基礎検討2020

    • 著者名/発表者名
      松川岳久, 鈴木実, 久保田章乃, 篠原厚子, 横山和仁
    • 学会等名
      メタルバイオサイエンス研究会2020
  • [学会発表] マウス悪性黒色腫骨転移モデルにおけるガドリニウム中性子捕捉療法の検討2020

    • 著者名/発表者名
      篠原厚子, 松川岳久, 鈴木実, 久保田章乃, 梶野一徳, 横山和仁
    • 学会等名
      第36回希土類討論会
  • [学会発表] LM8骨腫瘍マウスモデルにおけるGd-EDTMP中性子捕捉療法による効果の検討2020

    • 著者名/発表者名
      松川岳久, 鈴木実, 久保田章乃, 篠原厚子, 横山和仁
    • 学会等名
      第90回日本衛生学会学術総会
  • [学会発表] カドミウム-メタロチオネイン投与による腎障害モデルの再検2020

    • 著者名/発表者名
      藤代瞳、松本可南子、竹森千紗、松川岳久、横山和仁、姫野誠一郎
    • 学会等名
      第31回日本微量元素学会学術集会
  • [学会発表] Dysfunction of manganese metabolism due to mutations of zinc transporter ZIP8.2020

    • 著者名/発表者名
      Fujishiro, H.
    • 学会等名
      The Pharmaceutical Society of Korea 2020
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 亜鉛輸送体ZIP8の変異による全身性マンガン恒常性調節異常2020

    • 著者名/発表者名
      藤代瞳、神戸大朋
    • 学会等名
      第93回日本生化学会大会
  • [図書] 生命金属ダイナミクス 生体内における金属の挙動と制御2021

    • 著者名/発表者名
      小椋康光(分担執筆)
    • 総ページ数
      46-57
    • 出版者
      エヌ・ティー・エス
  • [図書] 生命金属ダイナミクス:生体内における金属の挙動と制御2021

    • 著者名/発表者名
      藤代 瞳、姫野誠一郎(分担執筆)
    • 総ページ数
      313-319
    • 出版者
      エヌ・ティー・エス
  • [図書] ICP-質量分析法、衛生試験法・注解20202020

    • 著者名/発表者名
      小椋康光(分担執筆、編集委員長)
    • 総ページ数
      1
    • 出版者
      日本薬学会編、金原出版
  • [図書] Essential and Toxic Trace Elements and Vitamins in Human Health2020

    • 著者名/発表者名
      Himeno, S., Fujishiro, H.
    • 総ページ数
      171-179
    • 出版者
      Elsevier

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公開日: 2021-12-27  

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