分子病理学の新領域を拓くパラフィン切片プロテオタイピングによる病理診断

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21K19365
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 内田 康雄 東北大学, 薬学研究科, 准教授 (70583590)
• 研究期間 (年度): 2021-07-09 – 2023-03-31
• キーワード: プロテオタイピング / パラフィン切片 / 病理診断 / 分子病理学 / レーザーマイクロダイセクション

研究実績の概要

CAAに特異的な分子機構について，皮質Aβ血管沈着を伴うAD患者（ADNC+/CAA +）と，Aβ血管沈着を伴わないAD患者（ADNC+/CAA -）からホルマリン固定パラフィン包埋（FFPE）切片を作成した。大脳皮質血管を、Laser Microdissection（LMD）を用いて、FFPE切片から採取し、Pressure cycling Technology（PCT）で処理し、SWATH（sequential window acquisition of all theoretical fragment ion spectra）プロテオミクスを適用した。ADNC+/CAA+/Hドナー（毛細血管にAβが高濃度に存在するADNC+/CAA +ドナー）の17タンパク質の発現量は、ADNC+/CAA-およびADNC-/CAA-ドナーのそれと比較して有意に異なっていた。さらに、ADNC+/CAA+とADNC-/CAA-のドナー間で平均発現量に1.5倍以上の差を示し、AβまたはCollagen alpha-2(VI) chain (COL6A2) のレベル（CAAマーカー）と有意に相関する56個のタンパク質を11人のドナー（ADNC+/CAA+ 6人とADNC-/CAA- 5人）で特定した。56種類のタンパク質のうち70%以上がADNC+/CAA+に特異的なタンパク質発現の変化を示した。脳実質との比較解析では、56個のタンパク質のうち90％以上が血管に特異的な病的変化であることが示された。文献に基づくパスウェイ解析では、42個のタンパク質が線維化、酸化ストレス、アポトーシスに関連していることが示された。また、HSP 90-α、CD44、Carbonic anhydrase 1の発現が増加しており、これらはCAAに対する薬剤の標的であった。LMDを用いたFFPE切片からの血管の分離、PCTを用いたサンプル処理、SWATH解析の組み合わせ（FFPE-LMD-PCT-SWATH法）によって、ADNC+/CAA+（CAA患者）の血管における線維化、ROS生成、細胞死に関与する多くのタンパク質の発現変化が初めて明らかとなった。

研究成果

• [国際共同研究] スイス連邦工科大学(スイス)
  • 国名: スイス
  • 外国機関名: スイス連邦工科大学
• [国際共同研究] コシャン研究所/パリ第五大学(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: コシャン研究所/パリ第五大学
• [国際共同研究] スタンフォード大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: スタンフォード大学
• [国際共同研究] ベーリンガーインゲルハイム(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: ベーリンガーインゲルハイム
• [国際共同研究] 東フィンランド大学/ヘルシンキ大学(フィンランド)
  • 国名: フィンランド
  • 外国機関名: 東フィンランド大学/ヘルシンキ大学
• [雑誌論文] A Human Blood-Arachnoid Barrier Atlas of Transporters, Receptors, Enzymes, Tight Junction and Marker Proteins: Comparison with Dog and Pig in Absolute Abundance (2022)
  • 著者名/発表者名: Uchida Y, Takeuchi H, Goto R, Braun C, Fuchs H, Ishiguro N, Takao M, Tano M, Terasaki T
  • 雑誌名: J Neurochem 巻: 161(2) ページ: 187-208
  • DOI: 10.1111/jnc.15599
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Pharmacoproteomics of Brain Barrier Transporters and Substrate Design for the Brain Targeted Drug Delivery (2022)
  • 著者名/発表者名: Huttunen KM, Terasaki T, Urtti A, Montaser AB, Uchida Y
  • 雑誌名: Pharm Res 巻: 39(7) ページ: 1363-1392
  • DOI: 10.1007/s11095-022-03193-2
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Regional Differences in the Absolute Abundance of Transporters, Receptors and Tight Junction Molecules at the Blood-Arachnoid Barrier and Blood-Spinal Cord Barrier among Cervical, Thoracic and Lumbar Spines in Dogs (2022)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi H, Suzuki M, Goto R, Tezuka K, Fuchs H, Ishiguro N, Terasaki T, Braun C, Uchida Y
  • 雑誌名: Pharm Res 巻: 39(7) ページ: 1393-1413
  • DOI: 10.1007/s11095-022-03275-1
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Upregulation of ribosome complexes at the blood-brain barrier in Alzheimer's disease patients (2022)
  • 著者名/発表者名: Suzuki M, Tezuka K, Handa T, Sato R, Takeuchi H, Takao M, Tano M, Uchida Y
  • 雑誌名: J Cereb Blood Flow Metab 巻: 42(11) ページ: 2134-2150
  • DOI: 10.1177/0271678X221111602
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proteomics-based investigation of cerebrovascular molecular mechanisms in cerebral amyloid angiopathy by the FFPE-LMD-PCT-SWATH method (2022)
  • 著者名/発表者名: Handa T, Sasaki H, Takao M, Tano M, Uchida Y
  • 雑誌名: Fluids Barriers CNS 巻: 19(1) ページ: 56
  • DOI: 10.1186/s12987-022-00351-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Quantitative Targeted Absolute Proteomics for Better Characterization of an In Vitro Human Blood-Brain Barrier Model Derived from Hematopoietic Stem Cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Dehouck MP, Tachikawa M, Hoshi Y, Omori K, Maurage CA, Strecker G, Dehouck L, Boucau MC, Uchida Y, Gosselet F, Terasaki T, Karamanos Y
  • 雑誌名: Cells 巻: 11(24) ページ: 3963
  • DOI: 10.3390/cells11243963
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 次世代型定量プロテオミクスが拓く中枢関門研究の新地平 (2023)
  • 著者名/発表者名: 内田康雄
  • 学会等名: 第6回日本質量分析学会東北談話会
  • 招待講演
• [学会発表] 新技術で拓かれる新たな中枢関門の正体 (2022)
  • 著者名/発表者名: 内田康雄
  • 学会等名: 日本薬剤学会第37年会
  • 招待講演
• [学会発表] Next generation quantitative proteomics and its application to metal transport study (2022)
  • 著者名/発表者名: 内田康雄
  • 学会等名: 第22回日本蛋白質科学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 次世代型プロテオミクスで拓かれる新たな中枢関門の正体 (2022)
  • 著者名/発表者名: 内田康雄
  • 学会等名: 第21 回医療薬学若手研究者セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 次世代型定量プロテオミクスによって拓かれる中枢関門研究の新地平 (2022)
  • 著者名/発表者名: 内田康雄
  • 学会等名: 学術変革領域「脳分子探査」セミナー
  • 招待講演
• [図書] Drug Delivery to the Brain - Physiological Concepts, Methodologies and Approaches - The second edition (2022)
  • 著者名/発表者名: Y Uchida, R Goto, T Usui, M Tachikawa and T Terasaki
  • 総ページ数: 812
  • 出版者: Springer
• [備考] 研究室ホームページ（内田康雄）
  • URL: https://www.hiroshima-u.ac.jp/pharm/research/lab/Pharmaceutics_and_Therapeutics