ヒト赤血球代謝応答の大規模数理モデルによる予測と網羅的代謝解析による実証

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20790237
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 医化学一般
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 谷内江 綾子 慶應義塾大学, 医学部, 助教 (10453549)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2009
• キーワード: システム生物学 / シミュレーション / 血液保存 / メタボローム / 代謝解析

研究概要

大規模なヒト赤血球代謝シミュレーションモデルを用いて生理的条件下でのアデノシンに対する赤血球代謝応答の再現を行った。その結果、アデノシンを大量に取り込むことで却って総ATP量が低下する事、低酸素時にはヘモグロビンのT-state遷移に応答した解糖系活性化が補償的に働くことで、細胞外アデノシン増加によるATP量の減少が抑えられる事が予測され、メタボローム解析によって実証された。更に、シミュレーションモデルを用いた高速かつ低コストなスクリーニングによる保存条件の最適化を目指し、MAP低温保存赤血球の長期間での代謝動態を定量的に再現し得るモデルを作成した。

研究成果

• [雑誌論文] A Metabolic Model of Human Erythrocytes: Practical Application of the E-Cell Simulation Environment (2010)
  • 著者名/発表者名: Yachie-Kinoshita, A., Nishino, T., Shimo, H., Suematsu, M., Tomita, M.
  • 雑誌名: J Biomed Biotechnol (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Paradoxical ATP elevation in ischemic penumbra revealed by quantitative imaging mass spectrometry Antioxid (2010)
  • 著者名/発表者名: Hattori, K., Kajimura, M., Hishiki, T., Nakanishi, T., Kubo, A., Nagahata, Y., Ohmura, M., Yachie-Kinoshita, A., Matsuura, T., Morikawa, T., Nakamura, T., Setou, M., Suematsu, M.
  • 雑誌名: Redox Signal (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hypotaurine is an energy-saving hepatoprotective compound against ischemia-reperfusion injury of the rat liver (2010)
  • 著者名/発表者名: Sakuragawa, T., Hishiki, T., Ueno, Y., Ikeda, S., Soga, T., Yachie-Kinoshita, A., Kajimura, M., Suematsu, M.
  • 雑誌名: J. Clin. Biochem. Nutr. 46(2) ページ: 126-134
  • 査読あり
• [雑誌論文] T-state stabilization of hemoglobin by nitric oxide to form a-nitrosyl heme causes constitutive release of ATP from human erythrocytes (2010)
  • 著者名/発表者名: Akatsu, T., Tsukada, K., Hishiki, T., Suganuma, K., Tanabe, M., Shimazu, M., Kitagawa, Y., Yachie-Kinoshita, A., Suematsu, M.
  • 雑誌名: Advances in Experimental Medicine and Biology 662 ページ: 109-114
  • 査読あり
• [雑誌論文] In silico modeling and metabolome analysis of long-stored erythrocytes to improve blood storage methods (2009)
  • 著者名/発表者名: Nishino, T., Yachie-Kinoshita, A. * (* corresponding authour), Hirayama, A., Soga, T., Suematsu, M., Tomita, M.
  • 雑誌名: J Biotechnol 144(3) ページ: 212-223
  • 査読あり
• [雑誌論文] E-Cell systemによるヒト赤血球代謝シミュレーションの展開 (2009)
  • 著者名/発表者名: 西野泰子谷内江綾子冨田勝
  • 雑誌名: 人工血液 17(1) ページ: 37-43
• [学会発表] Development of hepatic lobular model of metabolism based on large-scale biosimulation at individual cellular level (2010)
  • 著者名/発表者名: Yahcie-Kinoshita A, Kawahara H., Suematsu M.
  • 学会等名: 2nd Bio-SuperComputing Symposium 2009
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20100318-20100319
• [学会発表] 赤血球代謝モデルの応用と4D細胞シミュレーションへの拡張 (2008)
  • 著者名/発表者名: 谷内江綾子川原仁志西野泰子須 永泰弘野田茂穂大日向大地横田秀夫末松誠
  • 学会等名: Bio-SuperComputing Symposium
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20081225-20081226
• [学会発表] 網羅的代謝解析により強化された肝細胞代謝モデルの開発と応用 (2008)
  • 著者名/発表者名: 谷内江綾子藤木夏子福田亮末松誠
  • 学会等名: Bio-SuperComputing Symposium
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20081225-20081226
• [学会発表] 細胞シミュレーションとメタボローム解析による実証 (2008)
  • 著者名/発表者名: 谷内江綾子
  • 学会等名: 第291回CBI学会研究講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20080707-20080708
• [学会発表] 1st Joint Workshop on Computational Science (2008)
  • 著者名/発表者名: Yachie-Kinoshita, A., Noda, S., Yoshizawa, S., Yokota, H., Suematsu, M.
  • 学会等名: Simulation on Temporospatial Dynamics of Cellular Metabolism
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 20080707-20080708
• [学会発表] 細胞における代謝の時空間シミュレーション (2008)
  • 著者名/発表者名: 谷内江綾子川原仁志野田茂穂須 永泰弘大日向大地横田秀夫末松誠
  • 学会等名: BMB2008第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会合同大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-12-11
• [図書] E-Cell System: Basic Concepts and Applications(Simulation of metabolism in human erythrocytes.) (2010)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita A.
  • 出版者: Landes Bioscience(in press)
• [備考] Poster Award (Tokyo 2010. 3) 2nd Bio-Supercomputing Symposium 2009
• [備考] Poster Award (Tokyo 2008. 12) Bio-Supercomputing Symposium 2008