インテリジェント標識試薬の創製とキラルメタボローム解析に基づく疾病マーカーの探索

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24590055
• 研究機関: 静岡県立大学
• 研究代表者: 豊岡 利正 静岡県立大学, 薬学部, 教授 (40183496)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: キラルメタボロミクス / 光学活性誘導体化試薬 / 液体クロマトグラフィー / 質量分析法 / バイオマーカー探索 / 疾病診断

研究実績の概要

近年メタボローム解析に基づく疾病に関連したバイオマーカー分子の探索が盛んに行われている。しかし、光学異性体を考慮したメタボライトプロファイリング解析によるバイオマーカー探索は、全く検討されていない。その最大の理由は、メタボローム解析に通常使用されるODSカラムを用いた液体クロマトグラフィー質量分析法（HPLC-MS）等では、光学異性体を分離検出することができないためと考えられる。
本研究では、光学異性体を識別でき、且つ高感度選択的検出が可能な各官能基別標識試薬の創製と、これらの合成した試薬群を用いた疾病に関連した不斉炭素含有光学異性体バイマーカーの探索を目的としている。
平成24-25年度において、MSに最適な各官能基別標識試薬の合成と基礎検討および評価を行った。これまでに、光学活性カルボン酸用として、(S)-PyT-Nを創製した。一方、光学活性アミン分析用として、(R)-PyT-CおよびL-PGAを開発した。L-PGAは、安価な試薬であり、DL－アミノ酸の検討から光学識別能も優れていたが、活性化試薬を併用する必要があった。そこで今年度は、さらに反応性の高い試薬として、そのコハク酸イミド体であるL-PGA-OSuを合成した。一方、光学活性カルボン酸用として、これまでに(S)-PyT-Nを開発していたが、さらに高感度化を目的にトリアジン骨格を有するDMT-3(S)-Apyを新規合成した。予想通り、本試薬により高い感度が得られ、検出限界はamolレベルであった。本試薬を糖尿病患者唾液の測定に応用したところ、健常者と比較し、糖尿病患者では、D-乳酸の割合が優位に高かった。このことは、光学異性体が、ある種の疾病の診断バイオマーカーになり得ることを示唆しており、本研究の方向性が正しいことを証明した。

研究成果

• [雑誌論文] Profiling of chiral and achiral carboxylic acid metabolomics: Synthesis and evaluation of triazine-type chiral derivatization reagents for carboxylic acids by LC-ESI-MS/MS and the application to saliva of healthy volunteers and diabetic patients (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Takayama, Tomohiro Kuwabara, Toshio Maeda, Ichiro Noge, Yutaka Kitagawa, Koichi Inoue, Kenichiro Todoroki, Jun Zhe Min, Toshimasa Toyo'oka
  • 雑誌名: Analytical and Bioanalytical Chemistry 巻: 407 ページ: 1003-1014
  • DOI: 10.1007/s00216-014-8275-9
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Blood-based diagnosis of Alzheimer's disease using fingerprinting metabolomics based on hydrophilic interaction liquid chromatography with mass spectrometry and multivariate statistical analysis (2015)
  • 著者名/発表者名: Koichi Inoue, Hirofumi Tsuchiya, Takahiro Takayama, Hiroyasu Akatsu,Yoshio Hashizume, Takayuki Yamamoto, Noriyuki Matsukawa, Toshimasa Toyo'oka
  • 雑誌名: Journal of Chromatography B 巻: 974 ページ: 24-34
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.jchromb.2014.10.022
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Isotopic variants of light and heavy L-pyroglutamic acid succinimidyl esters as the derivatization reagents for DL-amino acid chiral metabolomics identification by liquid chromatography and electrospray ionization mass spectrometry (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshiki Mochizuki, Kenichiro Todoroki, Koichi Inoue, Jun Zhe Min, Toshimasa Toyo'oka
  • 雑誌名: Analytica Chimica Acta 巻: 811 ページ: 51-59
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.aca.2013.12.016
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Simultaneous determination of post-translational racemization and isomerization of N-terminal amyloid-β in Alzheimer’s brain tissues by covalent chiral derivatized ultra-performance liquid chromatography tandem mass spectrometry (2014)
  • 著者名/発表者名: Koichi Inoue, Daiju Hosaka, Nana Mochizuki, Hiroyasu Akatsu, Kaname Tsutsumiuchi, Yoshio Hashizume, Noriyuki Matsukawa, Takayuki Yamamoto, Toshimasa Toyo'oka
  • 雑誌名: Analytical Chemistry 巻: 86 ページ: 797-804
  • DOI: dx.doi.org/10.1021/ac403315h
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evaluation of a series of prolylamidepyridine as the chiral derivatization reagents for enantioseparation of carboxylic acids by LC-ESI-MS/MS and the application to human saliva (2014)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Kuwabara, Takahiro Takayama, Kenichiro Todoroki, Koichi Inoue, Jun Zhe Min, Toshimasa Toyo'oka
  • 雑誌名: Analytical and Bioanalytical Chemistry 巻: 406 ページ: 2641-2649
  • DOI: 10.1007/s00216-014-7637-7
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] ノンターゲットキラルメタボロミクスの測定戦略 (2014)
  • 著者名/発表者名: 望月俊樹、高山卓大、井之上浩一、轟木堅一郎、閔 俊哲、豊岡利正
  • 学会等名: 第25回クロマトグラフィー科学会議
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2014-12-11 – 2014-12-12
• [学会発表] 光学活性誘導体化試薬light/heavy-DMT-3(S)-Apyを用いた唾液中キラルカルボン酸メタボロミクス (2014)
  • 著者名/発表者名: 高山卓大、前田利男、野毛一郎、北川 裕、轟木堅一郎、井之上浩一、閔 俊哲、豊岡利正
  • 学会等名: 日本分析化学会 第63年会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-19
• [学会発表] LC-MSによるメタボロミクス測定技術の食品分析・病態解析への適用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 豊岡利正
  • 学会等名: 日本食品科学工学会 第61回大会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2014-08-28 – 2014-08-30
  • 招待講演
• [学会発表] UHPLC-MSを用いたアルツハイマー病の標的プロテオミクス/メタボロミクス統合解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山本誠、井之上浩一、赤津裕康、松川則之、橋詰良夫、山本孝之、豊岡利正
  • 学会等名: 第27回バイオメディカル分析科学シンポジウム
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2014-08-20 – 2014-08-21
• [学会発表] キラルメタボロミクスを指向したLC-ESI-MS/MS用新規キラル誘導体化試薬を用いた生体試料中DL-アミノ酸分析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 望月俊樹、高山卓大、轟木堅一郎、井之上浩一、閔 俊哲、豊岡利正
  • 学会等名: 第27回バイオメディカル分析科学シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-08-20 – 2014-08-21
• [学会発表] 光学活性誘導体化試薬DMT-3(S)-Apyを用いた唾液中カルボン酸メタボロミクスのLC-ESI-MS/MS分析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高山卓大、桑原朋大、前田利男、野毛一郎、北川裕、井之上浩一、轟木堅一郎、豊岡利正
  • 学会等名: 第27回バイオメディカル分析科学シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-08-20 – 2014-08-21
• [備考] 静岡県立大学薬学部生体機能分子分析学教室
  • URL: http://w3pharm.u-shizuoka-ken.ac.jp/analchem/
• [備考] 研究業績
  • URL: http://w3pharm.u-shizuoka-ken.ac.jp/analchem/achievement.html