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今回紹介するのは、シングルセルプロテオミクス（SCP）の分野での最新の研究成果です。この研究では、Tecan UNOセルディスペンシングプラットフォーム、Vanquish Neo LCシステム、Orbitrap Exploris 480質量分析計を組み合わせた、ユーザー操作を最小限に抑えた完全なSCPワークフローを提案しています。特に、MS2 DIAとHRMS1 DIA技術を活用し、広いアイソレーションウィンドウと高解像度のMS1およびMS2スペクトルを用いることで、低濃度のシグナルからでも最大限のタンパク質同定を可能にしています。
この研究では、ヒトの初代細胞を対象に、データや細胞の損失を最小限に抑えつつ、高い再現性を確保し、同定率を最大化することを目指しています。特に、LCグラジエントやカラムの選択、取得スキームなどの重要なパラメータを評価し、実用的な推奨事項をまとめています。このプロトコルは、生物学および医学における日常的なSCPの応用を容易にし、アクセスしやすくするための基盤を提供します。
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今回紹介するのは、心臓手術に関連する急性腎障害（CSA-AKI）における潜在的な血清バイオマーカーの特定と、関連するシグナル伝達経路の探索を目的とした研究です。この研究では、プロテオミクスとリピドミクスの統合解析を行い、34人の患者を対象に17人のCSA-AKI患者と17人の対照群を比較しました。リピドミクス解析には液体クロマトグラフィー-質量分析（LC-MS）法が用いられ、プロテオミクス解析はデータインデペンデントアクイジションベースのLC-MS/MS検出を使用して行われました。
研究の結果、両群間で血清中のタンパク質と脂質のプロファイルに違いが見られ、185の異なる発現タンパク質と65の異なる発現脂質が特定されました。これらの分子は、アラキドン酸代謝の生合成、ゴナドトロピン放出ホルモンシグナル伝達経路、白血球の内皮間移行、グリセロリン脂質代謝といった生物学的経路に富んでいました。さらに、4つのタンパク質が21の脂質と正の相関を示し、7つのタンパク質が21の脂質と負の相関を示すことが明らかになりました。これらの結果は、CSA-AKIの初期段階に関与する可能性があるタンパク質と脂質が、将来的に有望なマーカーとなり得ることを示唆しています。タンパク質と脂質分子の関連性や基礎となるシグナル伝達経路の解明は、CSA-AKIの病因を理解する手がかりとなるかもしれません。
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今回紹介するのは、ポリクローナル抗体（pAb）をモノクローナル抗体に変換するためのプロテオミクス駆動アプローチに関する研究です。ポリクローナル抗体は、診断や研究において抗原特異的実験に欠かせない試薬ですが、バッチ間の変動や動物使用の継続が問題となっています。この研究では、ポリクローナル混合物内の優勢な抗体形態の配列を決定し、再現性のあるモノクローナル抗体混合物を開発することを目指しています。具体的には、REpAb®ポリクローナルシーケンシングプラットフォームを用いて、既存の配列情報やデータベースに頼らずに、精製されたポリクローナル混合物から抗体を完全にde novoでシーケンスしました。
方法としては、まず精製されたポリクローナル混合物を多酵素消化し、短く重複するペプチドを生成しました。その後、Orbitrap EclipseTMシリーズの質量分析計とLC Evosep Oneを用いて、ミドルダウンおよびトップダウン質量分析法でこれらのペプチドを解析しました。得られたデータはタンデム質量分析（MS/MS）によってde novoでシーケンスされ、機械学習を用いたバイオインフォマティクスで重鎖と軽鎖の正しいペアリングを行い、完全な抗体鎖に組み立てました。その結果、ポリクローナル抗体混合物内の優勢な抗体形態を基に、再組換えモノクローナル抗体として発現させることに成功しました。これらの再組換えモノクローナル抗体は、中ピコモルから低ナノモルの範囲での親和性を示し、元のポリクローナル抗体と比較しても同等の活性を持つことが確認されました。このアプローチは、臨床研究や実験室医学における再現性を向上させる可能性があります。
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今回紹介するのは、増殖糖尿病網膜症（PDR）に関連する分子シグネチャーを明らかにした研究です。この研究では、糖尿病網膜症の発症における重要なタンパク質と代謝物の影響を調査するため、増殖糖尿病網膜症患者8名と非糖尿病性の特発性黄斑円孔（iMH）を持つ対照者6名から未希釈の硝子体液サンプルを収集しました。研究者たちは、TMTタグを用いた定量プロテオミクスと非標的メタボロミクス解析を統合し、バイオインフォマティクス手法（PCA、差次的発現、PPIネットワーク、OPLS-DA、経路エンリッチメント）を用いて解析を進めました。主要な結果はELISAと免疫組織化学によって検証されました。
研究の結果、PDRにおいて7つの主要なタンパク質と6つの主要な代謝物が有意に異常調節されていることが明らかになりました。特に、糖尿病網膜症群の硝子体および網膜神経線維層では、CD5Lの発現が上昇し、CLUとSERPINF1（PEDF）が低下していました。これらの分子は「補体および凝固カスケード」や「プリオン病」といった経路に共にエンリッチされており、異常な血管透過性、炎症反応、微小血栓症の共通のメカニズムを示唆しています。また、クレアチン代謝の乱れはAMPK関連のエネルギー調節不全を示唆し、CD5Lとミクログリアの相互作用はその神経炎症調節機能を強調しています。これらの発見は、診断や精密な介入のための新たなバイオマーカーおよび治療標的を提供する可能性があります。
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今回紹介するのは、ヒストンに焦点を当てたマルチオミクス研究で、H3K4メチル化の増加がトリプルネガティブ乳がん（TNBC）の表現型を維持する役割を示したものです。ヒストン修飾は遺伝子発現の調節において重要な役割を果たしており、特にH3K4メチル化は遺伝子の活性化に関連しています。この研究では、H3K4メチル化の変化がTNBCの進行や維持にどのように寄与するかを探るため、プロテオミクスを含む多角的なアプローチが採用されました。
研究チームは、特にH3K4メチル化の増加がTNBC細胞の増殖や生存にどのように影響を与えるかを詳細に解析しました。結果として、H3K4メチル化の増加が特定の遺伝子セットの発現を維持し、これががん細胞の悪性形質を支えることが明らかになりました。この知見は、TNBCにおける新たな治療標的の可能性を示唆しており、ヒストン修飾の調節ががん治療において重要な役割を果たすことを示しています。具体的な分析手法や機器の詳細は明らかにされていませんが、プロテオミクス技術が重要な役割を果たしたことは確かです。
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今回紹介するのは、「乾燥血液からのタンパク質および翻訳後修飾のプロテオミクス解析のための効率的なワークフローの開発と検証」という研究です。この研究では、全血のプロテオミクス解析が精密医療や疾患表現型の評価において重要であることが認識されつつある中、従来の血漿や血清と比較して全血が解析の難しいマトリックスと見なされていることに着目しています。著者らは、20μLの静脈血を用いたボリュメトリック吸収マイクロサンプリングによる新しいワークフローを開発し、トリプシン化、N-グリコペプチドおよびリン酸化ペプチドの濃縮を組み合わせ、煩雑なサンプルの乾燥やクリーンアップを回避しています。
この方法では、約2時間の質量分析（MS）取得時間で最大10,000のアナライト（タンパク質群、グリコペプチド形式、リン酸化部位として報告）を定量化しました。さらに、乾燥血液と湿った血液のプロテオームの安定性や、外因性の炎症刺激やホスファターゼ阻害の影響を探る実験も行われました。多オミクス因子分析を用いることで、血液プロテオームの個体間変動に寄与するアナライトを容易に特定し、特に免疫グロブリン重鎖定数アルファ2アロタイプを区別するN-グリコペプチドが明らかになりました。この研究の成果は、乾燥血液からのタンパク質および翻訳後修飾の統合的なMSベースの定量化の実現可能性とベストプラクティスを確立するための重要な一歩となります。
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今回紹介するのは、「慢性胃炎から胃癌への進行におけるメタボロミクスバイオマーカーの発見」という研究です。この研究では、慢性胃炎から胃癌に至るまでの病態における代謝物の変化を解析し、潜在的なバイオマーカーを特定することを目的としています。
研究者たちは、患者から得られたサンプルを用いて、代謝物のプロファイリングを行いました。これにより、病気の進行に伴う特定の代謝物の変動が明らかになり、胃癌の早期診断や予後予測に寄与する可能性が示唆されました。この成果は、胃癌の理解を深めるだけでなく、臨床での応用に向けた新たな道を開くものとなるでしょう。
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今回紹介するのは、プラズマプロテオミクスの現状とその技術革新、さらにはバイオマーカー発見に関する研究です。プラズマは健康や病気を反映する多様なバイオ分子、特にタンパク質の豊富な供給源であり、これらのタンパク質はバイオマーカーとしての可能性を秘めています。著者たちは、異なるアフィニティベースおよび質量分析法を用いた8つのプラットフォームを比較し、13,000以上のタンパク質にわたるパフォーマンスを評価しました。この研究により、各プラットフォームのカバレッジの違いや補完的な強みが明らかになり、バイオマーカー発見や臨床応用における重要な示唆が得られました。
研究の結果、プラズマプロテオミクスのプラットフォーム間でのカバレッジのトレードオフが明らかになり、これが新たな診断法や治療法の開発に寄与することが期待されます。特に、これらのプラットフォームを同じコホートに適用することで、技術的評価と生物学的洞察を提供し、研究者にとって貴重なリソースとなることが示されました。プラズマプロテオームプロファイリングは、バイオマーカー発見において有望な手段として急速に発展していますが、包括的なプラットフォーム比較は依然として不足しているため、この研究はそのギャップを埋める重要な一歩となるでしょう。
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今回紹介するのは、ディーゼル微粒子（DPM）が人間のさまざまな組織由来の一次細胞から作成された三次元スフェロイドに与える影響を調査した研究です。この研究では、8種類のヒト一次細胞から得られたスフェロイドを標準化されたDPM（SRM 2975）に曝露し、その生存率を測定した後、タンデムマスダグ（TMT）ラベリングを用いた液体クロマトグラフィー-タンデム質量分析（LC-MS/MS）によるプロテオミクス解析を行いました。結果として、9,707種類のタンパク質が同定され、その中で128種類がDPM曝露に対して有意な変化を示しました。
特に、アポリポタンパク質A-I（APOA1）は高濃度のDPMにおいて顕著に増加し、36種類のリボソームタンパク質は低濃度でも減少が見られました。経路解析により、急性期反応シグナル伝達や肝臓X受容体/レチノイドX受容体（LXR/RXR）、ファルネソイドX受容体（FXR）経路が活性化されることが示されました。この研究は、DPMによる全身的な毒性の理解を深め、曝露レベルや健康リスクを評価するための潜在的なバイオマーカーの同定に寄与する重要な知見を提供しています。
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今回紹介するのは、肝細胞癌（HCC）の代謝におけるmiR-423-5pの役割を明らかにするために行われたプロテオミクス研究です。HCCは診断および治療の選択肢が限られているため、重要な臨床課題となっています。研究では、miR-423-5pを安定的に過剰発現させたHCC細胞株を用い、液体クロマトグラフィー-タンデム質量分析（LC-MS/M）によって全タンパク質を解析しました。その結果、698の差次的発現タンパク質（DEP）が同定され、特にプリンおよびピリミジン代謝、グルコネオジェネシスに関連する代謝経路が有意に豊富であることが示されました。
さらに、bioinformatics解析を通じて、miR-423-5pの直接的なターゲットとして43のDEPが特定され、その中の7つのタンパク質がTCGA-LIHCコホートにおいて患者の予後と有意に関連していることが確認されました。これらのタンパク質は、miR-423-5p過剰発現細胞ではダウンレギュレーションされている一方で、進行したHCC組織ではアップレギュレーションされており、miR-423-5pがHCCの進行において重要な調節因子であることを示唆しています。