多次元オミックス脳解剖

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20670004
• 研究機関: 浜松医科大学
• 研究代表者: 瀬藤 光利 浜松医科大学, 医学部, 教授 (20302664)
• キーワード: オミックス / 質量顕微鏡 / リピドミクス / メタボロミクス / ペプチドミクス

研究概要

オミックス脳解剖の新技術として、チタンベースのナノ微粒子を用いた質量顕微鏡法を確立することで低分子代謝物の空間分布の可視化に成功し、成果を原著論文(Shrivasら)ならびに総説論文(Hameedら)として発表した。また、TLCブロットと質量顕微鏡を組み合わせ、ヒト脳を構成するガングリオシド分子種の分離・同定法を確立し原著論文を発表した(Valdes-Gonzalezら)。また中枢神経系におけるニューロペプチド分布の可視化技術を確立し、原著論文として報告した(Chanselaら)。これらの手法を総括した英文総説も発表した(Goto-Inoueら)。新手法・新技術の確立と並行し、ヒト脳の質量顕微鏡解析を行い主に二つの重要な知見を得た。ヒト正常脳の質量顕微鏡解析により、大脳灰白質と白質におけるヒドロキシル化脂質と非ヒドロキシル化脂質の分布に顕著な差違を見出し、原著論文として報告した(Yukiら)。また統合失調症患者の死後脳を質量顕微鏡で解析し、前頭前皮質において特定のリン脂質分子種の分布が異常になっていることを見出し、原著論文を発表した(Matsumotoら)。これらヒト死後脳の質量顕微鏡オミックス解析以外に、培養神経細胞を用いた研究により、神経軸索の基部と遠位部において脂質組成が大きく異なること、その差違を生み出すのにアクチンのダナイミクスが必要であることを見出し、原著論文として報告した(Yangら)。また疾患モデル動物の質量顕微鏡解析も行った。その一例として術後脳浮腫モデルラットを用いた解析で、潅流溶液による脳浮腫の抑制効果を評価し、原著論文を公表した(Koizumiら)。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

過去3年と本年度で質量顕微鏡を用いた各種「脳オミックス」の手法を確立し、当初計画していた正常ヒト脳の質量顕微鏡オミックス解析も無事完了した。これに伴い、最終年度の目標にしていた疾患脳の質量顕微鏡オミックス解析に着手でき、統合失調症の死後脳で特徴的な脂質分布異常を見出すなどの成果が出ている。

今後の研究の推進方策

研究が当初計画以上に進展していることもあり、最終年度はさらに疾患脳の解析例を追加したい。アルツハイマー病、パーキンソン病、MSAなどがその対象となる。また、疾患モデル動物(たとえばマウス、あるいはよりヒトに近いマーモセット)を使用することで、ヒト死後脳では解析が困難な疾患進行時のオミックスを解析し、時間軸の追加された多次元オミックスに挑戦したい。また、質量顕微鏡技術と近年確立された次世代シケーンシング技術を融合させ、これまでとは異なる切り口でオミックス解析の多次元化を図っていきたい。

研究成果

• [雑誌論文] Axonal gradient of arachidonic acid-containing phosphatidylcholine and its dependence on actin dynamics (2012)
  • 著者名/発表者名: Yang H, Sugiura Y, Ikegami K, Konishi Y, Setou M
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 287巻 ページ: 5290-5300
  • DOI: DOI:10.1074/jbc.M111.316877
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanoparticle-assisted Laser Desorption/ionization [nano-PALDI]-based Imaging Mass Spectrometry [IMS] and its Application to Brain Science (2012)
  • 著者名/発表者名: Hameed S, Sugiura Y, Kimura Y, Shrivas K, Setou M
  • 雑誌名: Nanomedicine and the Norvous System ページ: 97-118
  • 査読あり
• [雑誌論文] Abnormal phospholipids distribution in theprefrontal cortex from a patient withschizophrenia revealed by matrix-assisted laser desorption/ionization imaging mass spectrometry (2011)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto J, Sugiura Y, Yuki D, Hayasaka T, Goto-Inoue N,Zaima N, Kunii Y, Wada A, Yang Q, Nishiura K, Akatsu H, Hori A, Hashizume Y, Yamamoto T, Ikemoto K, Setou M, Niwa SI
  • 雑誌名: Anal Bioanal Chem 巻: 400巻 ページ: 1933-43
  • DOI: DOI:10.1007/s00216-011-4909-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visualization of neuropeptides in paraffin-embedded tissue sections of the central nervous system in the decapod crustacean, Penaeus monodon, by imaging mass spectrometry (2011)
  • 著者名/発表者名: Chansela P, Goto-Inoue N, Zaima N,Sroyraya M, Sobhon P, Setou M
  • 雑誌名: Peptides 巻: 34巻 ページ: 10-18
  • DOI: DOI:10.1016/j.peptides.2011.03.021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydroxylated and non-hydroxylated sulfatide are distinctly distributed in the human cerebral cortex (2011)
  • 著者名/発表者名: Yuki D, Sugiura Y, Zaima N, Akatsu H, Hashizume Y, Yamamoto T, Fujiwara M, Sugiyama K, Setou M
  • 雑誌名: Neuroscience 巻: 193巻 ページ: 44-53
  • DOI: DOI:10.1016/j.neuroscience.2011.07.045
  • 査読あり
• [雑誌論文] Method for Simultaneous Imaging of Endogenous Low Molecular Weight Metabolites in Mouse Brain Using TiO(2) Nanoparticle in Nanoparticle-Assisted Laser Desorption/Ionization-Imaging Mass Spectrometry (2011)
  • 著者名/発表者名: Shrivas K, Hayasaka T, Sugiura Y, Setou M
  • 雑誌名: Anal Chem 巻: 83巻 ページ: 7283-7289
  • DOI: DOI:10.1021/ac201602s
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imaging Mass Spectrometry Evaluation of the Effects of Various Irrigation Fluids in a Rat Model of Postoperative Cerebral Edema (2011)
  • 著者名/発表者名: Koizumi S, Hayasaka T, Goto-Inoue N, Doi K, Setou M, Namba H
  • 雑誌名: World Neurosurq 巻: 77 ページ: 153-159
  • DOI: DOI:10.1016/j.wneu.2011.03.039
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neuroaxonal dystrophy in calcium-independent phospholipase A2β deficiency results from insufficient remodeling and degeneration of mitochondrial and presynaptic membranes (2011)
  • 著者名/発表者名: Beck G, Sugiura Y, Shinzawa K, Kato S, Setou M, Sakoda S, Sumi-Akamaru H
  • 雑誌名: J.Neurosci. 巻: 31 ページ: 11411-11420
  • DOI: DOI:10.1523/JNEUROSCI.0345-11.2011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imaging Technology of Complex Lipid Molecular Species by a Combination of TLC-Blot and MALDI-TOF? Special Reference to Human Brain Ganclioside Molecular Species (2011)
  • 著者名/発表者名: Valdes-Gonzalez T, Goto-Inoue N, Hayasaka T, Ishiyama H, Setou M, Taki T
  • 雑誌名: J Glycom Lipidom 巻: 1 ページ: 1000104(全6頁)
  • DOI: DOI:10.4172/2153-0637.1000104
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imaging mass spectrometry for lipidomics (2011)
  • 著者名/発表者名: Goto-Inoue N, Hayasaka T, Zaima N, Setou M
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta. 巻: 1811 ページ: 961-969
  • DOI: doi:10.1016/j.bbalip.2011.03.004
  • 査読あり
• [学会発表] The Role of Tubulin Polyglutamylation on The Regulation of Neuronal Cytoskeleton (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Ohata, Y.Konishi, R.Tsuchiya, K.Ikegami, M.Setou
  • 学会等名: The 51st ASCB
  • 発表場所: Denver(アメリカ)(ポスター発表)
  • 年月日: 2012-12-04
• [学会発表] Tubulin polyglutamylation regulates cytoskeletal distribution in brain (2012)
  • 著者名/発表者名: Ohata K, Konishi Y, Tsuchiya R, Ikegami K, Setou M
  • 学会等名: 第117回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • 発表場所: 山梨大学(甲府)(ポスター発表)
  • 年月日: 2012-03-28
• [学会発表] Biochemical Mapping with MALDI Imaging Mass Spectrometry (2012)
  • 著者名/発表者名: Mitsutoshi Setou
  • 学会等名: 2012春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学(東京)(招待講演)
  • 年月日: 2012-03-15
• [学会発表] Axonal distribution of lipids revealed by imaging mass spectrometry (2012)
  • 著者名/発表者名: Mitsutoshi Setou
  • 学会等名: 第42回生理研国際シンポジウム生理研・新潟脳研合同シンポジウム
  • 発表場所: 生理学研究所(岡崎)(招待講演)
  • 年月日: 2012-03-07
• [学会発表] Sprague-Dawley (SD)ラット全脳虚血モデルの確立と応用(質量顕微鏡法による遅発性神経細胞死の網羅的解析) (2011)
  • 著者名/発表者名: 宮脇哲、早坂孝宏、今井英明、堀川弘吏、越智崇、伊藤明博、中冨浩文、瀬藤光利、斉藤延人
  • 学会等名: 第23回日本脳循環代謝学会総会
  • 発表場所: 都市センターホール(東京)(一般講演)
  • 年月日: 2011-11-05
• [学会発表] 脊髄における脂質の正常及び損傷後動態の質量顕微鏡を用いた解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 花田充、杉浦悠毅、新城龍一、石黒直樹、瀬藤光利、松山幸弘
  • 学会等名: 第26回日本整形外科学会基礎学術集会
  • 発表場所: ベイシア文化ホール(前橋)(一般講演)
  • 年月日: 2011-10-20
• [学会発表] 多系統萎縮症患者脳ではγ-tubulinが減少しており、人工的γ-tubulin減少モデル動物は多系統萎縮症様の神経変性と運動失調を発症する (2011)
  • 著者名/発表者名: 堤弘次, 久保亜紀子, 高木博, 赤津裕康, 紺野在, 宮本裕子, 矢尾育子, 江川潔, 佐藤尚武, 久保亮治, 安武かおり, 諸根信弘, 山内大輔, 堀尾哲也, 木村芳滋, 宮川剛, 宮嶋裕明, 福田敦夫, 塚田秀夫, 吉田眞理, 峰雪芳宣, 小西慶幸, 池上浩司, 月田早智子, 瀬藤光利
  • 学会等名: 第54回日本神経化学会大会
  • 発表場所: 琉璃光(金沢)(一般講演)
  • 年月日: 2011-09-27
• [学会発表] オーム研究と解析技術/神経 (2011)
  • 著者名/発表者名: 瀬藤光利
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会
  • 発表場所: 国立京都国際会館(京都)(座長・一般講演)
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] 質量顕微鏡による精神疾患研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 瀬藤光利
  • 学会等名: 第6回日本統合失調症学会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(札幌)(特別講演)
  • 年月日: 2011-07-19
• [学会発表] Distinct Distribution of Hydroxylated and Non-hydroxylated Sulfatide in Human Carebral Cortex (2011)
  • 著者名/発表者名: Dai Yuuki, Yuki Sugiura, Nobuhiro Zaima, Hiroyasu Akatsu, Masami Fujiwara, Keikichi Sugiyama, Mitsutoshi Setou
  • 学会等名: 59th Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics
  • 発表場所: Denver(アメリカ)(ポスター発表)
  • 年月日: 2011-06-08
• [学会発表] Simultaneouse Imaging Low Molecular Weight Metabolites in Mouse Brain Using TiO2 Nanoparticles in Nano-PALDI-IMS (2011)
  • 著者名/発表者名: Kamlesh Shrivas, Takahiro Hayasaka, Yuki Sugiura, Mitsutoshi Setou
  • 学会等名: 59th Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics
  • 発表場所: Denver(アメリカ)(ポスター発表)
  • 年月日: 2011-06-08
• [学会発表] Visualization of Cellular Energy Status and Oxidative Stress by using Multiple Metabolite Ions in Imaging Mass Spectrometry (2011)
  • 著者名/発表者名: Yuki Sugiura, Mitsutoshi Setou
  • 学会等名: 59th Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics
  • 発表場所: Denver(アメリカ)(ポスター発表)
  • 年月日: 2011-06-08
• [備考]
  • URL: http://www.hama-med.ac.jp/university/chair/setou/ja/index.html