2018 Fiscal Year Annual Research Report
Study of human brain barrier transport mechanism based global and targeted proteomics
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17H04004
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
寺崎 哲也 東北大学, 薬学研究科, 教授 (60155463)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内田 康雄 東北大学, 薬学研究科, 講師 (70583590)
臼井 拓也 東北大学, 薬学研究科, 助教 (50835296)
立川 正憲 東北大学, 薬学研究科, 准教授 (00401810)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 血液脳関門 / 血液脳脊髄液関門 / 血液クモ膜関門 / 血液脊髄関門 / 輸送担体 / 網羅的プロテオミクス / 標的プロテオミクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳には、1)血液脳関門、2)血液脳脊髄液関門、3)血液クモ膜関門、4)血液脊髄関門があり、各々大脳毛細血管内皮細胞、脈絡叢上皮細胞、クモ膜上皮細胞、脊髄血管内皮細胞が実体である。本基盤B研究ではヒトのこれら脳関門の物質輸送機構を解明することを目的とする。ブレインバンクから高品質の凍結保存されたヒト大脳、脳室脈絡叢、クモ膜、脊髄を提供いただき、各脳関門細胞を単離し、細胞膜と細胞内画分を調製し、次世代型の網羅的半定量的探索質量分析法(SWATH)と、代表者らが開発したin silico設計法に基づく標的絶対定量質量分析法を用い、新規を含む機能性タンパク質の探索・同定・絶対定量を行う。機能未知の輸送担体候補タンパク質は発現系を構築し、メタボローム法で基質を同定し、機構解明する。これらを期間全体の3年間で達成する。
2018年度はSWATH法を改良し、網羅的絶対定量法の開発に成功した。従来型のSWATH法では異なるタンパク質間の発現量の違いを比較考察することが困難であったが、このAdvanced SWATH法の開発によって脳関門に発現するタンパク質を網羅的絶対定量することで、絶対発現量に基づいて機能解析の優先順位をつけることができるようになった。この手法を用いて、ヒト単離脳毛細血管（血液脳関門）及び脊髄毛細血管（血液脊髄関門）について測定と解析を完了することができ、学会発表を行い大きな反響があった。ヒト血液脳関門と血液脊髄関門において新規の輸送担体と受容体を多数発見することができた。また、両関門に大きな定量的な違いがあることが見られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要に記載のように、2017年度から2018年度初頭にかけて、課題を解決すべく基盤技術開発に徹底的に取り組んだ結果、ブレイクスルーとなる結果を得ることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
ヒト脈絡叢上皮細胞、ヒトクモ膜上皮細胞についても同様にAdvanced SWATH解析を行うことで、血液脳脊髄液関門、血液クモ膜関門についてタンパク質レベルで解明を行う。さらに、血液脳関門、血液脊髄関門を含めて、発現量の多い新規の輸送系の遺伝子発現細胞を構築し、メタボロームの手法を活用して、輸送機能を解明する。これらの結果をもとにヒトの４つの脳関門の役割の違いを知ることで、大脳、脈絡叢、脊髄、クモ膜、脳脊髄液と血液の間の物質輸送の全容に迫る予定である。
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| Remarks |
ヒト不死化脳毛細血管内皮細胞D3細胞をフランスのCochin研究所のPierre-Olivier Couraud博士に提供いただき、ヒト血液脳関門の機能解析研究の一部に使用し、研究業績リストに掲載したMolecular Neurobiology 56:2039-2056(2019)を共著論文として発表した。
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Research Products
(23 results)
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[Journal Article] Involvement of Claudin-11 in Disruption of Blood-Brain, -Spinal Cord, and -Arachnoid Barriers in Multiple Sclerosis2019
Author(s)
Uchida Y, Sumiya T, Tachikawa M, Yamakawa T, Murata S, Yagi Y, Sato K, Stephan A, Ito K, Ohtsuki S, Couraud PO, Suzuki T, Terasaki T.
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Journal Title
Mol. Neurobiol,
Volume: 56
Pages: 2039-2056
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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