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2021 Fiscal Year Annual Research Report

Development and application of next generation metabolome analysis technologies

Planned Research

Project AreaTransomic Analysis of Metabolic Adaptation
Project/Area Number 17H06304
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

馬場 健史  九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (10432444)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 山田 健一  九州大学, 薬学研究院, 教授 (60346806)
Project Period (FY) 2017-06-30 – 2022-03-31
Keywordsメタボローム解析 / メタボロミクス / トランスオミクス / 代謝アダプテーション
Outline of Annual Research Achievements

本年度も引き続き定量メタボローム分析系の開発と構築した分析系を用いた応用研究に取り組んだ.
定量メタボローム分析系の開発においては,引き続きHILIC/AEX/MS/MS分析系における対象親水性代謝物の拡充を図るとともに,カラムの上市およびメソッドの一般化に向けた取り組みをメーカーとも連携して行った.また,GC/MSにおけるCCLD定量ライブラリの構築,SFC/MS分析系における定量リピドーム分析システムの開発についても同様に解析対象代謝物の拡充,実サンプルの測定を実施し,メソッドの一般化に向けた取り組みをメーカーとも連携して行った.さらに,HPLCによる培地分析システムの構築についても取り組み,アミノ酸類,有機酸類,糖類,無機イオン類を自動連続分析が可能な複合HPLCシステムの開発をメーカーと連携して行った.
定量解析用安定同位体ラベル化標準品の調製においては,引き続き安定同位体内部標準品群(Stable Isotope Labeled Internal Standard: SILIS)生産のための技術開発に取り組み,各種モデル生物を用いたin vivoでのSILIS合成では使用宿主を拡張するとともに,大腸菌を中心として合成代謝経路導入と代謝工学的宿主改変を適用することで野生型大腸菌に本来含まれない代謝物や,その他の宿主も含めて細胞内存在量の少ない代謝物を多く含有するSILIS生産基盤の構築を構築した.
さらに,定量メタボロームデータ解析技術の開発において,定量リピドーム解析用のライブラリならびに専用解析ソフトウエアを開発し(特許出願),ベンチャー企業を設立して上市した.
構築した分析法を用いて,領域内外の共同研究者と連携しながら分析系の検証および各種代謝アダプテーションに関する応用研究を多数実施した.また,その成果を論文として報告した.

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (56 results)

All 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (19 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 19 results,  Open Access: 8 results) Presentation (31 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results,  Invited: 13 results) Book (4 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Orleans(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      University of Orleans
  • [Int'l Joint Research] National Institutes of Health/Thermo Fisher Scientific/Shimadzu Scientific Instruments(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      National Institutes of Health/Thermo Fisher Scientific/Shimadzu Scientific Instruments
    • # of Other Institutions
      1
  • [Journal Article] Quantitative metabolomics for dynamic metabolic engineering using stable isotope labeled internal standards mixture (SILIS)2022

    • Author(s)
      Soma Y., Takahashi M., Fujiwara Y., Tomiyasu N., Goto M., Hanai T., Izumi Y., Bamba T.
    • Journal Title

      J. Biosci. Bioeng.

      Volume: 133(1) Pages: 46-55

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2021.09.009

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dynamic metabolic engineering of Escherichia coli improves fermentation for the production of pyruvate and its derivatives2022

    • Author(s)
      Soma Y., Yamaji T., Hanai T.
    • Journal Title

      J. Biosci. Bioeng.

      Volume: 133(1) Pages: 56-63

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2021.09.015

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Targeting leukemia-specific dependence on the de novo purine synthesis pathway2022

    • Author(s)
      Yamauchi T., Miyawaki K., Semba Y., Takahashi M., Izumi Y., Nogami J., Nakao F., Sugio T., Sasaki K., Pinello L., Bauer D., Bamba T., Akashi K., Maeda T.
    • Journal Title

      Leukemia

      Volume: 36(2) Pages: 383-393

    • DOI

      10.1038/s41375-021-01369-0

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Comparative Evaluation of Plasma Metabolomic Data from Multiple Laboratories2022

    • Author(s)
      Nishiumi S., Izumi Y., Hirayama A., Takahashi M., Nakao M., Hata K., Saigusa D., Hishinuma E., Matsukawa N., Tokuoka Suzumi M., Kita Y., Hamano F., Okahashi N., Ikeda K., Nakanishi H., Saito K., Yokota Hirai M., Yoshida M., Oda Y., Matsuda F., Bamba T.
    • Journal Title

      Metabolites

      Volume: 12(2) Pages: 135

    • DOI

      10.3390/metabo12020135

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Kastor and Polluks polypeptides encoded by a single gene locus cooperatively regulate VDAC and spermatogenesis2022

    • Author(s)
      Mise S., Matsumoto A., Shimada K., Hosaka T., Takahashi M., Ichihara K., Shimizu H., Shiraishi C., Saito D., Suyama M., Yasuda T., Ide T., Izumi Y., Bamba T., Kimura-Someya T., Shirouzu M., Miyata H., Ikawa M., Nakayama K.I.
    • Journal Title

      Nat. Commun.

      Volume: 13(1) Pages: 1071

    • DOI

      10.1038/s41467-022-28677-y

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Differential effect of canagliflozin, a sodium-glucose cotransporter (SGLT2) inhibitor, on slow and fast skeletal muscles from nondiabetic mice2022

    • Author(s)
      Otsuka H., Yokomizo H., Nakamura S., Izumi Y., Takahashi M., Obara S., Nakao M., Ikeda Y., Sato N., Sakamoto R., Miyachi Y., Miyazawa T., Bamba T., Ogawa Y.
    • Journal Title

      Biochem. J.

      Volume: 479(3) Pages: 425-444

    • DOI

      10.1042/BCJ20210700

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Investigation of supercritical fluid chromatography retention behaviors using quantitative structure-retention relationships2022

    • Author(s)
      Si-Hung Le., Izumi Y., Nakao M., Takahashi M., Bamba T.
    • Journal Title

      Anal. Chim. Acta.

      Volume: 1197 Pages: 339463

    • DOI

      10.1016/j.aca.2022.339463

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cancer-derived cholesterol sulfate is a key mediator to prevent tumor infiltration by effector T cells2022

    • Author(s)
      Tatsuguchi T., Uruno T., Sugiura Y., Sakata D., Izumi Y., Sakurai T., Hattori Y., Oki E., Kubota N., Nishimoto K., Oyama M., Kunimura K., Ohki T., Bamba T., Tahara H., Sakamoto M., Nakamura M., Suematsu M., Fukui Y.
    • Journal Title

      Int. Immunol.

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1093/intimm/dxac002

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Design of synthetic quorum sensing achieving induction timing-independent signal stabilization for dynamic metabolic engineering of E. coli2021

    • Author(s)
      Soma, Y., Takahashi, M., Fujiwara, Y., Shinohara, T., Izumi, Y., Hanai, T., Bamba, T.
    • Journal Title

      ACS Synth Biol.

      Volume: 10(6) Pages: 1384-1393

    • DOI

      10.1021/acssynbio.1c00008

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Skeletal muscle-specific Keap1 disruption modulates fatty acid utilization and enhances exercise capacity in female mice2021

    • Author(s)
      Onoki, T., Izumi, Y., Takahashi, M., Murakami, S., Matsumaru, D., Ohta, N., Wati, S.M., Hatanaka, N., Katsuoka, F., Okutsu, M., Yabe, Y., Hagiwara, Y., Kanzaki, M., Bamba, T., Itoi, E., Motohashi, H.
    • Journal Title

      Redox Biol.

      Volume: 43 Pages: 101966

    • DOI

      10.1016/j.redox.2021.101966

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Performance of functionalized monolithic silica capillary columns with different mesopore sizes using radical polymerization of octadecyl methacrylate2021

    • Author(s)
      Hara, T., Baron, G.V., Hata, K., Izumi, Y., Bamba, T., Desmet, G.
    • Journal Title

      J. Chromatogr. A

      Volume: 1651 Pages: 462282

    • DOI

      10.1016/j.chroma.2021.462282

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Interlaboratory study of a Supercritical Fluid Chromatography method for the determination of pharmaceutical impurities: evaluation of multi-systems reproducibility2021

    • Author(s)
      Dispas A., et al.
    • Journal Title

      J. Pharm. Biomed. Anal.

      Volume: 203 Pages: 114206

    • DOI

      10.1016/j.jpba.2021.114206

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Produced β-hydroxybutyrate after β-hydroxy-β-methylbutyrate (HMB) administration may contribute HMB function in mice2021

    • Author(s)
      Ikeda K., Takahashi M., Aburaya S., Harada D., Ikeda M., Kitagawa Y., Soma Y., Izumi Y., Bamba T., Furuse M.
    • Journal Title

      Biochem. Biophys. Rep.

      Volume: 27 Pages: 101097

    • DOI

      10.1016/j.bbrep.2021.101097

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Porphyromonas gingivalis induces entero-hepatic metabolic derangements with alteration of gut microbiota in a type 2 diabetes mouse model2021

    • Author(s)
      Kashiwagi Y., Aburaya S., Sugiyama N., Narukawa Y., Sakamoto Y., Takahashi M., Uemura H., Yamashita R., Tominaga S., Hayashi S., Nozaki T., Yamada S., Izumi Y., Kashiwagi A., Bamba T., Ishihama Y., Murakami S.
    • Journal Title

      Sci. Rep.

      Volume: 11(1) Pages: 18398

    • DOI

      10.1038/s41598-021-97868-2

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Comparison of Kit-Based Metabolomics with Other Methodologies in a Large Cohort, towards Establishing Reference Values2021

    • Author(s)
      Saigusa D., Hishinuma E., Matsukawa N., Takahashi M., Inoue J., Tadaka S., Motoike I.N., Hozawa A., Izumi Y., Bamba T., Kinoshita K., Ekroos K., Koshiba S., Yamamoto M.
    • Journal Title

      Metabolites

      Volume: 11(10) Pages: 652

    • DOI

      10.3390/metabo11100652

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Structural library and visualization of endogenously oxidized phosphatidylcholines using mass spectrometry-based techniques2021

    • Author(s)
      Matsuoka Y., Takahashi M., Sugiura Y., Izumi Y., Nishiyama K., Nishida M., Suematsu M., Bamba T., Yamada KI.
    • Journal Title

      Nat. Commun.

      Volume: 12(1) Pages: 6339

    • DOI

      10.1038/s41467-021-26633-w

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Evaluation of Change in Metabolome Caused by Comprehensive Diabetes Treatment: A Prospective Observational Study of Diabetes Inpatients with GC/MS-Based Non-Target Metabolomic Analysis2021

    • Author(s)
      Taya N., Katakami N., Omori K., Arakawa S., Watanabe H., Hosoe S., Miyashita K., Takahara M., Nishizawa H., Matsuoka T.A., Furuno M., Bamba T., Iida J., Fukusaki E., Shimomura I.
    • Journal Title

      J. Diabetes Investig.

      Volume: 12(12) Pages: 2232-2241

    • DOI

      10.1111/jdi.13600

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Enzyme systems involved in glucosinolate metabolism in Companilactobacillus farciminis KB10892021

    • Author(s)
      Watanabe H., Usami R., Kishino S., Osada K., Aoki Y., Morisaka H., Izumi Y., Bamba T., Aoki W., Suganuma H., Ogawa J.
    • Journal Title

      Sci. Rep.

      Volume: 11(1) Pages: 23715

    • DOI

      10.1038/s41598-021-03064-7

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Detection and Structural Analysis of Pyrimidine-Derived Radicals Generated on DNA using a Profluorescent Nitroxide Probe2021

    • Author(s)
      Yamauchi K., Matsuoka Y., Takahashi M., Izumi Y., Taniguchi Y., Kawai K., Bamba T., Yamada KI.
    • Journal Title

      Chem. Commun.

      Volume: 58(1) Pages: 56-59

    • DOI

      10.1039/d1cc04998d

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] An analytical system for comprehensive quantitative profiling of bioactive lipids by solid phase extraction combined with LC/MS/MS2022

    • Author(s)
      Kohta Nakatani, Yoshihiro Izumi, Hironobu Umakoshi, Ayako Hidaka, Masatoshi Ogata, Yoshihiro Ogawa, Takeshi Bamba
    • Organizer
      The 30th Hot Spring Harbor International Symposium
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 新たな定量リピドーム分析システムの開発2022

    • Author(s)
      馬場 健史
    • Organizer
      株式会社久留米リサーチ・パークリピドミクスセミナー
    • Invited
  • [Presentation] 持続的NFκB活性による細胞老化関連代謝変化2022

    • Author(s)
      田畑 祥,和泉 自泰,高橋 政友,馬場 健史,岡田 眞里子
    • Organizer
      第95回 日本薬理学会年会
  • [Presentation] 代謝特性の異なる遅筋と速筋に着目したSGLT2阻害薬の骨格筋代謝調節作用の解明2022

    • Author(s)
      横溝 久,大塚 裕子,中村 慎太郎,園田 紀之,宮澤 崇,和泉 自泰,高橋 政友,馬場 健史,小川 佳宏
    • Organizer
      第42回 日本肥満学会・第39回 日本肥満症治療学会学術集会
  • [Presentation] メタボロミクス技術の最新動向と今後の課題2021

    • Author(s)
      馬場 健史
    • Organizer
      新化学技術推進協会 ライフサイエンス技術部会 反応分科会 勉強会
    • Invited
  • [Presentation] 高感度nano-uHILIC/AEX/MS/MSによる少数細胞集団試料のメタボローム分析2021

    • Author(s)
      中谷 航太,和泉 自泰,秦 康祐,高橋 政友,内田 穣,石井 優,馬場 健史
    • Organizer
      第69回 質量分析総合討論会
  • [Presentation] LC/MSを基盤とした血漿メタボローム分析法の性能評価2021

    • Author(s)
      今戸 優理,油屋 駿介,高橋 政友,中谷 航太,相馬 悠希,和泉 自泰,馬場 健史
    • Organizer
      第69回 質量分析総合討論会
  • [Presentation] メタボロームデータ取得の現状と課題2021

    • Author(s)
      馬場 健史
    • Organizer
      第3回 国際活性硫黄研究会
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 質量分析を基盤とした1細胞分子フェノタイピング技術の開発2021

    • Author(s)
      馬場 健史
    • Organizer
      第28回 HAB研究機構学術年会
    • Invited
  • [Presentation] 定量メタボロームデータ取得に向けた分析技術およびソフトウエア開発2021

    • Author(s)
      馬場 健史,中尾 素直
    • Organizer
      質量分析インフォマティクス研究会 第6回 ワークショップ
    • Invited
  • [Presentation] ナノ液体クロマトグラフィー質量分析を基盤としたシングルセル分子フェノタイプ解析2021

    • Author(s)
      和泉 自泰,馬場 健史
    • Organizer
      代謝統合オミクス 第2回 新学術計測セミナー
    • Invited
  • [Presentation] Development of a widely-targeted quantitative lipidomics methodology by supercritical fluid chromatography coupled with triple quadrupole mass spectrometry2021

    • Author(s)
      Hiroaki Takeda, Yoshihiro Izumi, Masatomo Takahashi, Motonao Nakao, Takeshi Bamba
    • Organizer
      Metabolomics 2021
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] LC/MSを基盤とした血漿メタボローム分析法の性能評価2021

    • Author(s)
      今戸 優理,油屋 駿介,高橋 政友,中谷 航太,相馬 悠希,和泉 自泰,馬場 健史
    • Organizer
      生物工学若手研究者の集い 夏のオンラインセミナー 2021
  • [Presentation] β-ヒドロキシ-β-メチルブチレート (HMB) の機能解明に関する研究:ケトン体産生能の関与2021

    • Author(s)
      池田 和輝,高橋 政友,油屋 駿介,原田 大暉,池田 麻貴,北川 優芽,相馬 悠希,和泉 自泰,馬場 健史,古瀬 充宏
    • Organizer
      生物工学若手研究者の集い 夏のオンラインセミナー 2021
  • [Presentation] Remote solid cancers rewire hepatic nitrogen metabolism via host nicotinamide-N- methyltransferase2021

    • Author(s)
      Rin Mizuno, Hiroaki Hojo, Masatomo Takahashi, Soshiro Kashio, Sora Enya, Motonao Nakao, Riyo Konishi, Junzo Hamanishi, Hiroshi Kawamoto, Masaki Mandai, Yutaka Suzuki, Masayuki Miura, Takeshi Bamba, Yoshihiro Izumi, Shinpei Kawaoka
    • Organizer
      6th Cancer Cachexia Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 超臨界流体クロマトグラフィー/タンデム質量分析法を用いた非誘導体化アミノ酸鏡像体の超高速同時キラル分析2021

    • Author(s)
      紺屋 豊,和泉 自泰,馬場 健史
    • Organizer
      第16回 D-アミノ酸学会
  • [Presentation] 超臨界流体クロマトグラフィータンデム質量分析による新規ワイドターゲットリピドーム分析システムの開発2021

    • Author(s)
      馬場 健史
    • Organizer
      第46回 日本医用マススペクトル学会年会
    • Invited
  • [Presentation] 気相微生物反応における Methylococcus capsulatus str. Bath の代謝動態の変化2021

    • Author(s)
      石川 聖人,Chen Yan-yu,相馬 悠希,高橋 政友,和泉 自泰,馬場 健史,堀 克敏
    • Organizer
      化学工学会 第52回 秋季大会
  • [Presentation] メタボロミクスのコツ2021

    • Author(s)
      馬場 健史
    • Organizer
      第15回 メタボロームシンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] Vitamin B6 is an Oxygen-Sensitive Nutrient Shaping Macrophage Inflammatory Phenotype under Chronic Hypoxia by Suppressing Lysosomal Activity2021

    • Author(s)
      Hiroki Sekine, Akihiro Kishino, Hayato Anzawa, Yoshihiro Izumi, Masatomo Takahashi, Takeshi Bamba, Kengo Kinoshita, Hozumi Motohashi
    • Organizer
      Cold Spring Harbor Laboratory meeting
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Retention time model for chromatographic interactions investigation using supercritical fluid chromatography coupled to mass spectrometry2021

    • Author(s)
      Hung Si Le, Yoshihiro Izumi, Motonao Nakao, Masatomo Takahashi, Takeshi Bamba
    • Organizer
      69th ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Ultrafast simultaneous chiral analysis of native amino acid enantiomers using supercritical fluid chromatography/tandem mass spectrometry2021

    • Author(s)
      Yutaka Konya, Yoshihiro Izumi, Takeshi Bamba
    • Organizer
      69th ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ナノ液体クロマトグラフィー質量分析を基盤としたシングルセル分子フェノタイプ解析法の開発2021

    • Author(s)
      和泉 自泰,秦 康祐,中谷 航太,山村 昌平,松本 雅記,馬場 健史
    • Organizer
      第94回 日本生化学会大会
    • Invited
  • [Presentation] Liquid biopsyにおけるメタボローム分析技術の可能性2021

    • Author(s)
      馬場 健史
    • Organizer
      第61回 日本臨床化学会年次学術集会
    • Invited
  • [Presentation] Newly developed mass spectrometry-based analytical system for single-cell metabolomics and proteomics2021

    • Author(s)
      Yoshihiro Izumi, Kosuke Hata, Kohta Nakatani, Shohei Yamamura, Masaki Matsumoto, Takeshi Bamba
    • Organizer
      The 26th Symposium of Young Asian Biological Engineers’ Community
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Challenge to single-cell metabolome and proteome analyses2021

    • Author(s)
      Yoshihiro Izumi, Kohta Nakatani, Kosuke Hata, Shohei Yamamura, Masaki Matsumoto, Takeshi Bamba
    • Organizer
      第59回 日本生物物理学会年会
    • Invited
  • [Presentation] 呼吸鎖阻害に対するがん細胞と出芽酵母の代謝アダプテーション解析2021

    • Author(s)
      澤井 茜,清家 泰介,岡橋 伸幸,和泉 自泰,馬場 健史,松田 史生
    • Organizer
      第44回 日本分子生物学会年会
  • [Presentation] 持続的NFκBの持続的な活性化による細胞老化の誘導2021

    • Author(s)
      田畑 祥,溝口 亜紀美,Miguel Luis A. Francisco,高橋 政友,和泉 自泰,馬場 健史,岡田 眞里子
    • Organizer
      第44回 日本分子生物学会年会
  • [Presentation] エクソソームの定量リピドーム解析2021

    • Author(s)
      和泉 自泰,西田 奈央,竹田 浩章,高橋 政友,落谷 孝広,馬場 健史
    • Organizer
      第3回 脂質駆動学術産業創生研究部会講演会
    • Invited
  • [Presentation] メタボロミクスを活用した肝細胞における中鎖脂肪酸代謝物解析2021

    • Author(s)
      伏見 達也,和泉 自泰,高橋 政友,秦 康祐,村野 賢博,馬場 健史
    • Organizer
      第3回 脂質駆動学術産業創生研究部会講演会
  • [Presentation] Development of metabolic profiling methodologies based on supercritical fluid extraction and separation technologies2021

    • Author(s)
      Takeshi Bamba
    • Organizer
      Pacifichem 2021
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Book] 先端の分析法 第2版2022

    • Author(s)
      富安 範行,馬場 健史
    • Total Pages
      1072
    • Publisher
      エヌ・ティー・エス
    • ISBN
      978-4-86043-737-4
  • [Book] オメガ3脂肪酸の技術と市場2021

    • Author(s)
      竹田浩章,和泉自泰,馬場健史
    • Total Pages
      202
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • ISBN
      978-4-7813-1604-8
  • [Book] 実験医学2021年7月号2021

    • Author(s)
      松本雅記,馬場健史
    • Total Pages
      129
    • Publisher
      羊土社
    • ISBN
      978-4-7581-2545-1
  • [Book] 食品分野におけるメタボリックプロファイリング2021

    • Author(s)
      馬場 健史
    • Total Pages
      326
    • Publisher
      エヌ・ティー・エス
    • ISBN
      978-4860437442

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Published: 2022-12-28  

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