代謝物プロファイリングによる薬物性肝障害発症メカニズムの解析

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20K15101
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 高橋 政友 九州大学, 生体防御医学研究所, 助教 (30844419)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: メタボロームプロファイリング / 薬物性肝障害 / 薬物アッセイ

研究実績の概要

薬物性肝障害(DILI)発症に関与する薬物代謝反応の全貌を捉えることを目的として，ヒト肝腫瘍由来細胞株HepG2細胞を用いた薬物アッセイシステムを開発した．当該システムは，高解像度のフェノタイピングツールであるメタボローム解析を基盤技術としており，薬物曝露による生体内の微細な代謝変動を捉えることが可能である．当該システムを用いることで，薬物処理したHepG2細胞抽出液から親水性代謝物 (ヌクレオチドや有機酸，補酵素類などといった陰イオン性代謝物，ヌクレオシドや核酸塩基といった陽イオン性代謝物，アミノ酸などの両性イオン)，および疎水性代謝物(リン脂質，中性脂質，スフィンゴ脂質など)を合計で約400種類の代謝物情報の取得に成功した．
今年度は，開発した薬物アッセイシステムを用いて，DILI発症に至るまでの作用機序が知られている薬物，および作用機序が十分に明らかにされていない薬物，合計10種類をそれぞれHepG2細胞に処理し，メタボローム分析を実施した．得られたメタボロームデータを主成分分析に供したところ，作用機序ごとにクラスター分離することが確認された．さらに，作用機序ごとに変動の大きい代謝物を調べるために，ローディングプロットの確認，および代謝パスウェイ解析を実施したところ，作用機序ごとに代謝物変動の特徴を捉えることができ，薬物ごとに有害性発現経路および作用機序を推定することに成功した．また，作用機序がすでに明らかにされている薬物において，推定した作用機序が過去の文献情報と一致しているかどうかを比較・検証したところ，概ね一致していた．以上の結果から，当該システムは薬物ごとにDILI発症に至るまでの作用機序，および有害性発現経路の推定に有用な技術であると言える．

研究成果

• [雑誌論文] Change in fatty acid composition of plasma triglyceride caused by a 2 week comprehensive risk management for diabetes: A prospective observational study of type 2 diabetes patients with supercritical fluid chromatography/mass spectrometry-based semi-target lipidomic analysis. (2023)
  • 著者名/発表者名: N. Taya, N. Katakami, K. Omori, S. Hosoe, H. Watanabe, M. Takahara, K. Miyashita, H. Nishizawa, Y. Konya, S. Obara, A. Hidaka, M. Nakao, M. Takahashi, Y. Izumi, I. Shimomura, T. Bamba
  • 雑誌名: J. Diabetes Investigation 巻: 14 ページ: 102-110
  • DOI: 10.1111/jdi.13924
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Kastor and polluks polypeptides encoded by a single gene locus cooperatively regulate VDAC and spermatogenesis. (2022)
  • 著者名/発表者名: S. Mise, A. Matsumoto, K. Shimada, T. Hosaka, M. Takahashi, K. Ichihara, H. Shimizu, C. Shiraishi, D. Saito, M. Suyama, T. Yasuda, T. Ide, Y. Izumi, T. Bamba, T. Kimura-Someya, M. Shirouzu, H. Miyata, M. Ikawa, K. I. Nakayama
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 13 ページ: 1071
  • DOI: 10.1038/s41467-022-28677-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Remote solid cancers rewire hepatic nitrogen metabolism via host nicotinamide-N-methyltransferase. (2022)
  • 著者名/発表者名: R. Mizuno, H. Hojo, M. Takahashi, S. Kashio, S. Enya, M. Nakao, R. Konishi, M. Yoda, A. Harata, J. Hamanishi, H. Kawamoto, M. Mandai, Y. Suzuki, M. Miura, T. Bamba, Y. Izumi, S. Kawaoka
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 13 ページ: 3346
  • DOI: 10.1038/s41467-022-30926-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Investigation of supercritical fluid chromatography retention behaviors using quantitative structure-retention relationships. (2022)
  • 著者名/発表者名: L. Si-Hung, Y. Izumi, M. Nakao, M. Takahashi, T. Bamba
  • 雑誌名: Analytical Chimica Acta 巻: 1197 ページ: 339463
  • DOI: 10.1016/j.aca.2022.339463
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detection and structural analysis of pyrimidine-derived radicals generated on DNA using a profluorescent nitroxide probe. (2022)
  • 著者名/発表者名: K. Yamauchi, Y. Matsuoka, M. Takahashi, Y. Izumi, H. Naka, Y. Taniguchi, K. Kawai, T. Bamba, K. Yamada
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 58 ページ: 56-59
  • DOI: 10.1039/D1CC04998D
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comparative evaluation of plasma metabolomic data from multiple laboratories. (2022)
  • 著者名/発表者名: S. Nishiumi, Y. Izumi, A. Hirayama, M. Takahashi, M. Nakao, K. Hata, D. Saigusa, E. Hishinuma, N. Matsukawa, M. Tokuyasu, Y. Kita, F. Hamano, N. Okahashi, K. Ikeda, H. Nakanishi, K. Saito, M. Yokota Hirai, M. Yoshida, Y. Oda, F. Matsuda, T. Bamba
  • 雑誌名: Metabolites 巻: 11 ページ: 135-151
  • DOI: 10.3390/metabo12020135
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Differential effect of canagliflozin, a sodium-glucose cotransporter 2 (SGLT2) inhibitor, on slow and fast skeletal muscles from nondiabetic mice. (2022)
  • 著者名/発表者名: H. Otsuka, H. Yokomizo, S. Nakamura, Y. Izumi, M. Takahashi, S. Obara, M. Nakao, Y. Ikeda, N. Sato, R. Sakamoto, Y. Miyachi, T. Miyazawa, T. Bamba, Y. Ogawa
  • 雑誌名: Biochemical Journal 巻: 479 ページ: 425-444
  • DOI: 10.1042/BCJ20210700
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Targeting leukemia-specific dependence on the de novo purine synthesis pathway. (2022)
  • 著者名/発表者名: T. Yamauchi, K. Miyawaki, Y. Semba, M. Takahashi, Y. Izumi, J. Nogami, F. Nakao, T. Sugio, K. Sasaki, L. Pinello, D. Bauer, T. Bamba, K. Akashi, T. Maeda
  • 雑誌名: Leukemia 巻: 36 ページ: 383-393
  • DOI: 10.1038/s41375-021-01369-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 間質性肺疾患患者の気管支肺胞洗浄液リピドーム解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 川﨑 貴裕，宮崎 暁人，和泉 自泰， 高橋 政友，日高 彩子，新居 卓朗，松木 隆典，木庭 太郎，橋本 尚子，辻野 和之，三木 啓資，馬場 健史，木田 博
  • 学会等名: 第62回日本呼吸器学会学術講演会
• [学会発表] SGLT2阻害薬が肥満糖尿病マウスの骨格筋代謝に与える影響の検討 (2022)
  • 著者名/発表者名: 中村 慎太郎，横溝 久，大塚 裕子，和泉 自泰，高橋 政友，佐藤 直市，坂本 竜一，宮地 康高，宮澤 崇，馬場 健史，小川 佳宏
  • 学会等名: 第65回日本糖尿病学会年次学術集会
• [学会発表] Novel antigen for mucosal-associated invariant T (MAIT) cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Emi Ito, Shinsuke Inuki, Yoshihiro Izumi, Masatomo Takahashi, Eri Ishikawa, Kensuke Shibata, Takeshi Bamba, Sho Yamasaki
  • 学会等名: EMBO Workshop CD1/MR1-restricted T lymphocytes
  • 国際学会
• [学会発表] ヒト初代肝細胞のマルチオミクス解析を基盤とした薬物誘発性肝障害評価法の開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 池田 和輝，高橋 政友，秦 康祐，中谷 航太，油屋 駿介，富安 範行，相馬 悠希，馬場 健史，和泉 自泰
  • 学会等名: 第70回 質量分析総合討論会
• [学会発表] SFE-SFC-FRCシステムを用いた超臨界二酸化炭素中での低分子化合物の溶解度測定法の開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 富永 早貴，山下 俊幸，高橋 政友，相馬 悠希，富安 範行，松山 清，和泉 自泰，馬場 健史
  • 学会等名: 第70回 質量分析総合討論会
• [学会発表] 血液メタボロミクスデータ統合に向けたLC/MS分析法の定量性評価 (2022)
  • 著者名/発表者名: 今戸 優理，高橋 政友，相馬 悠希，油屋 駿介，中谷 航太，和泉 自泰，馬場 健史
  • 学会等名: 第70回 質量分析総合討論会
• [学会発表] 次世代サプレッサーを搭載したイオンクロマトグラフィー高分解能タンデム質量分析 (IC/HRMS/MS) による超網羅的な親水性メタボローム分析法の開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 高橋 政友，鈴木 隆弘，高原 健太郎，馬場 健史，和泉 自泰
  • 学会等名: 第70回 質量分析総合討論会
• [学会発表] LC/HRMS/MSとin silico エピメタボライトデータベース (IEMDB) に基づく未知の親水性代謝物の包括的構造推定 (2022)
  • 著者名/発表者名: 鳥越 大平，高橋 政友，中尾 素直，相馬 悠希，池田 和輝，中谷 航太，馬場 健史，和泉 自泰
  • 学会等名: 第70回 質量分析総合討論会
• [学会発表] MAIT細胞の新規脂質抗原の探索 (2022)
  • 著者名/発表者名: 伊東 瑛美，井貫 晋輔，和泉 自泰，高橋 政友，石川 絵里，柴田 健輔，馬場 健史，山﨑 晶
  • 学会等名: 第64回 日本脂質生化学会
• [学会発表] 持続的NFκB活性による細胞老化メカニズム (2022)
  • 著者名/発表者名: 田畑 祥，和泉 自泰，高橋 政友，馬場 健史，岡田 眞里子
  • 学会等名: 第8回 がんと代謝研究会 in 佐渡
• [学会発表] 構造多様性の解析と個々の定量化を目指したマルチリピドーム計測技術の開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 竹田 浩章，高橋 政友，和泉 自泰，馬場 健史，津川 裕司
  • 学会等名: 第16回 メタボロームシンポジウム in 鶴岡
• [学会発表] 免疫受容体の脂質リガンド探索プラットフォームの開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 富安 範行，和泉 自泰，高橋 政友，西村 直矢，豊永 憲司，相馬 悠希，山崎 晶，馬場 健史
  • 学会等名: 第16回 メタボロームシンポジウム in 鶴岡
• [学会発表] 安定同位体標識内部標準群 (SILIS) を用いたヒト血漿定量メタボロミクス (2022)
  • 著者名/発表者名: 相馬 悠希，高橋 政友，今戸 優理，松田 貴意，池田 明夏里，田邉 芽衣，寺内 勉，花井 泰三，和泉 自泰，馬場 健史
  • 学会等名: 第16回 メタボロームシンポジウム in 鶴岡
• [学会発表] LC/HRMS/MSとin silicoエピメタボライトデータベースによる未知の親水性代謝物の包括的構造推定法の開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 鳥越 大平，髙橋 政友，中尾 素直，相馬 悠希，池田 和輝，中谷 航太，馬場 健史，和泉 自泰
  • 学会等名: 第16回 メタボロームシンポジウム in 鶴岡
• [学会発表] 超網羅的な親水性メタボローム分析に資するイオンクロマトグラフィー高分解能タンデム質量分析法 (IC/HRMS/MS) の開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 高橋 政友，鈴木 隆弘，高原 健太郎，馬場 健史，和泉 自泰
  • 学会等名: 第16回 メタボロームシンポジウム in 鶴岡
• [学会発表] SFE-SFC-FRCシステムを用いた超臨界二酸化炭素中溶解度測定法の開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 富永 早貴，山下 俊幸，高橋 政友，相馬 悠希，富安 範行，松山 清，和泉 自泰，馬場 健史
  • 学会等名: 第16回 メタボロームシンポジウム in 鶴岡
• [学会発表] 血液メタボロミクスデータ統合に資するLC/MS分析法の定量性評価 (2022)
  • 著者名/発表者名: 今戸 優理，高橋 政友，相馬 悠希，油屋 駿介，中谷 航太，和泉 自泰，馬場 健史
  • 学会等名: 第16回 メタボロームシンポジウム in 鶴岡
• [学会発表] ヒト初代肝細胞を用いたマルチオミクス解析によるin vitro肝毒性評価法の開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 池田 和輝，高橋 政友，秦 康祐，中谷 航太，油屋 駿介，富安 範行，相馬 悠希，松本 雅記，馬場 健史，和泉 自泰
  • 学会等名: 第16回 メタボロームシンポジウム in 鶴岡
• [学会発表] 質量分析を基盤としたヒト初代肝細胞の薬物誘発性肝障害評価法の開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 高橋 政友，池田 和輝，秦 康祐，中谷 航太，油屋 駿介，富安 範行，相馬 悠希，馬場 健史，和泉 自泰
  • 学会等名: 第74回 日本生物工学会大会 in 大阪
• [学会発表] 未知の親水性代謝物の包括的構造推定に向けたin silico エピメタボライトデータベース (IEMDB) の開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 和泉 自泰，鳥越 大平，中尾 素直，相馬 悠希，池田 和輝，中谷 航太，髙橋 政友，馬場 健史
  • 学会等名: 第74回 日本生物工学会大会 in 大阪
• [学会発表] ヒト定量メタボロミクスに資する安定同位体標識内部標準群 (SILIS) のバイオプロダクション (2022)
  • 著者名/発表者名: 相馬 悠希，高橋 政友，今戸 優理，松田 貴意，池田 明夏里，田邉 芽衣，寺内 勉，花井 泰三，和泉 自泰， 馬場 健史
  • 学会等名: 第74回 日本生物工学会大会 in 大阪
• [学会発表] Development of integrated analysis technology for single cell mass spectrometry and imaging (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Izumi, Kosuke Hata, Kohta Nakatani, Masatomo Takahashi, Mamoru Hirafuji, Shohei Yamamura, Masaki Matsumoto, Takeshi Bamba
  • 学会等名: 第45回 日本分子生物学会年会
• [学会発表] カナグリフロジンは遅筋内のAICARPを増加させAMPKの活性化による代謝亢進を介して肥満糖尿病マウスの遅筋機能を改善させる (2022)
  • 著者名/発表者名: 中村 慎太郎，宮地 康高，横溝 久，大塚 裕子，和泉 自泰，高橋 政友，佐藤 直市，坂本 竜一，宮澤 崇，馬場 健史，小川 佳宏
  • 学会等名: 第43回 日本肥満学会・第40回日本肥満治療学会学術集会
• [学会発表] 血液メタボロミクスデータ統合に向けた LC/MS 分析法の性能評価 (2022)
  • 著者名/発表者名: 今戸 優理，高橋 政友，相馬 悠希，油屋 駿介，中谷 航太，花井 泰三，和泉 自泰，馬場 健史
  • 学会等名: 第28回 日本生物工学会九州支部佐賀大会
• [学会発表] SFE-SFC-FRCシステムを用いた新規超臨界二酸化炭素中溶解度測定法の開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 富永 早貴，山下 俊幸，高橋 政友，相馬 悠希，富安 範行，松山 清，和泉 自泰，馬場 健史
  • 学会等名: 第28回 日本生物工学会九州支部佐賀大会
• [学会発表] Unified-HILIC/AEX/MSによる脂質と極性代謝物の包括的一斉分析法の開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 池田 和輝，中谷 航太，高橋 政友，馬場 健史，和泉 自泰
  • 学会等名: 第4回 脂質駆動学術産業創生研究部会講演会