【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.24】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24NM0063
利用課題名 / Title
高性能二次元電気泳動法による次世代プロテオミクスの実用化
利用した実施機関 / Support Institute
物質・材料研究機構 / NIMS
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代バイオマテリアル/Next-generation biomaterials（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
高性能二次元電気泳動法, プロテオミクス,質量分析/ Mass spectrometry
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
林 宣宏
所属名 / Affiliation
東京科学大学 生命理工学院
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
Wong Sing Ying,木下 大也,伏見 海,金 佳薏,Muhammad Aljiedi
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
服部晋也
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
先に開発した、“高性能二次元電気泳動法を用いた次世代プロテオミクス法”を用いて新しい学術領域を開拓する。そのために、申請者が独自に開発した二次元電気泳動法で得られたゲル上のスポットを形成するタンパク質を、高精度、かつ、ハイスループットに同定することで、次世代バイオマテリアルや新たなプロテオミクスアプリケーションを開発する。また、当該技術の性能を評価し、その結果をフィードバックすることで当該技術を構成する素要素を改良し、当該技術の社会実装のための農業や水産業で使えるフィールド用のデバイスや、未来型の健康管理で使用するウェアラブルデバイスの開発も同時に進める。
本年度は、熱中症が腎臓に与える影響の解明、月経周期と主観的健康感の関連性のプロテオミクス、および、牛乳由来CM-12の抗不安効果の作用機序のプロテオミクスによる解明を実施した。
実験 / Experimental
NIMS分子・物質合成プラットフォームのLC-MS/MS(LXQ)型質量分析装置、および、LC-MS/MS (Q-Exactive)型質量分析装置を使用して、申請者が独自の高性能二次元電気泳動法で調製する、二次元電気泳動ゲルから切り出したスポットのゲル内プロテアーゼ消化産物の質量分析を行う。次に、得られたデータを用いたデーターベース検索により、二次元電気泳動ゲルで見出された各スポットを構成しているタンパク質を同定する。
熱中症が腎臓に与える影響の解明：熱中症ラットモデルを用いたプロテオミクスにより、熱中症により深刻な障害を生じる腎臓の、熱中症発症時の腎障害を分子レベルで解析した。熱中症群、復温群（高温環境下に置かれたが熱中症から復調したもの）、コントロール群のラットから摘出した左右の腎臓を用いた。熱中症群としては深部体温を42℃以上に上昇させたラット6匹、復温群としては深部体温を41.5℃に上昇させた後室温にて平熱に復温させたラット2匹、コントロール群としては室温管理したラット6匹を用意した。先に構築したラットの腎臓に特化した実験系を用いて二次元電気泳動像を計28枚取得後、相互比較することで上記の3群間で有意に存在量が変化したスポットを探索した。
月経周期と主観的健康感の関連性のプロテオミクス：学生寮で生活を共にする日本体育大学女子ソフトボール部の選手46名を対象に、週一度、5週にわたって採血し、血清からは２３０枚の二次元電気泳動像を取得した。同時に、主観でコンディションを１～５（５に近いほど良い）で点数化した。また、含有エストラジオールとプロゲステロン量を測定した。これらのデータを、コンディションスコアが高いもの（４，５）と低いもの（１～３）のグループで比較し、有意に変動するタンパク質の探索と、グループ間における性ホルモンの量の有意差の有無を調べた。
牛乳由来CM-12の抗不安効果の作用機序のプロテオミクスによる解明：10匹のマウスを用い、5匹を対照群（Control）、残り5匹をCM-12投与群に分けた。全てのマウスをチューブに入れ、それぞれのマウスからにストレス負荷を与えた。その後、CM-12投与群にCM-12を投与した。全てのマウスの血液を採取し、後、血液を採取し血清を調製して2次元電気泳動（2DE）を行い、両者で有意にシグナルが異なるなスポットを検出探索した。
結果と考察 / Results and Discussion
熱中症が腎臓に与える影響の解明：DRをもとに有意に変化が見られたスポット（図１）を44個選抜し、質量分析でスポットに含まれるタンパク質を調査した。その結果、酸化ストレスや糖新生、炎症、アミノ酸代謝に関連するものを含む35種類のタンパク質が同定された。
月経周期と主観的健康感の関連性のプロテオミクス：三つのタンパク質の挙動が異なることを見出した。また、プロゲステロンはコンディションスコアが高い群でコンディションスコアが低い群よりも有意に低いことが分かった。一方、エストロゲンではグループ間に有意な差は見られなかった。
牛乳由来CM-12の抗不安効果の作用機序のプロテオミクスによる解明：10個の有意に変化する、酸化ストレスや神経炎症に関連するタンパク質を見出し、CM-12を摂取することでオピオイド受容体活性化による直接的な抗不安作用に加え、酸化ストレスや神経炎症の軽減によって抗不安作用がさらに増強されることが分かった。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図１
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
本研究は、順天堂大学（熱中症が腎臓に与える影響の解明, 牛乳由来CM-12の抗不安効果の作用機序のプロテオミクスによる解明）、および、日本体育大学（月経周期と主観的健康感の関連性のプロテオミクス）との共同研究である。
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- 伏見 海、近藤 輔、池上 和、山田 満月、Wong Sing Ying、須永美歌子、林 宣宏、”月経周期と主観的健康感の関連性のプロテオミクス”, 日本分子生物学会, 2024年11月27日
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件