proteomics laboratory

今回紹介するのは、小児喘息におけるIL-33と免疫代謝の結びつきを多層オミクスで解剖した研究です。医師診断の喘息児60例を血清IL-33高・低で層別化し、マッチドサブセットでアンターゲット血清脂質オミクス（n=6対6）とラベルフリー血清プロテオミクス（n=6対6）を実施、Benjamini–Hochberg法でFDR制御後にKEGG経路解析とクロスオミクス統合を行いました。喘息コントロール質問票（ACQ）、総IgE、好酸球割合との関連はSpearman相関で評価し、NF-κB/Th、cAMP、エンドサイトーシス経路の交差点についてはqPCRパネル（RELA, NFKBIA, GATA3, TBX21, PRKACA, STAM2, SPHK1, LIPE, 付加でADCY6, S1PR1, ACAA1）で検証しました。

IL-33高群ではACQ上昇と総IgE・好酸球増加を示し、脂質オミクスでは膜指向のリモデリングが顕著で、ホスファチジルコリン（PC）、ホスファチジルエタノールアミン（PE）、カルジオリピン（CL）が増加し、スフィンゴミエリンが相対的に減少、NF-κBシグナル、Th1/Th2/Th17分化、脂肪分解調節が富化しました。プロテオームではエンドサイトーシス、ESCRT/小胞輸送、アクチン/細胞骨格、cAMPおよびスフィンゴ脂質シグナルの上方制御が並行して観察され、層横断の経路重なりと相関解析は、IL-33に関連する免疫代謝経路へ脂質とタンパク質の変動が収束することを示唆しました。qPCR検証もこれら交差経路の関与を支持しており、IL-33に結びつく膜脂質リモデリング—小胞/シグナル経路—下流免疫活性化という軸が、小児喘息のコントロール不良とアトピー負荷に関連する可能性を示します。

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今回紹介するのは、液体クロマトグラフィーを使わずに単回注入でプロテオーム・メタボローム・リピドームを同時解析する「SMAD（Single-Injection Multi-Omics Analysis by Direct Infusion）」です。従来は個別のLC-MSが必要でスループットとコストが課題でしたが、本手法はダイレクトインフュージョンとイオンモビリティ質量分析、さらに自作ソフトウェアを組み合わせ、単一サンプルから5分未満で9,000超のメタボライトm/z特徴量と1,300超のタンパク質を定量します。液体クロマトグラフィーを用いないため、Evosep等のLCシステムも不要です。

妥当性は3つのケーススタディで検証され、マウスマクロファージのM1/M2分極や細胞老化、人由来細胞での小規模ドラッグスクリーニング、そして96ウェルプレートを用いた哺乳類細胞の大規模ハイスループット薬剤スクリーニングに適用されました。さらに、機械学習によりプロテオームとメタボロームの関係性を同定し検証しています。短時間・低コストで同一試料から多層オミクスを取得できる点は、大規模スクリーニングや系統的薬剤応答解析の拡張に直結する実用的な前進と言えます。

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今回紹介するのは、大腸腺腫の血清診断マーカー探索を狙った定量プロテオミクス研究です。健常者、非腫瘍性の炎症性ポリープ患者、腺腫患者の血清を対象に、LC-MS/MS による網羅的解析を行い、ANOVAによるp値スクリーニング、sPLS-DA、LASSO回帰を組み合わせた多段階選抜で差次的発現タンパク質を絞り込みました。2つの独立コホートで候補を抽出し、さらに第三のコホートでELISA検証を実施して、臨床的有用性を評価しています。

主な結果として、アポリポタンパク質A4（APOA4）とフィラミンA（FLNA）が候補となりましたが、ELISAではAPOA4がLC-MS/MSの傾向と一致せず、一方でFLNAは健常者から炎症性ポリープ、腺腫へと段階的に低下するパターンが再現されました。診断性能はROC解析で、腺腫対健常のAUC 0.810、腺腫対炎症性ポリープで0.734を示し、FLNAが非侵襲的スクリーニングに資する血清バイオマーカー候補である可能性を示唆します。本研究は大腸腺腫における血清プロテオームの理解を深めるとともに、前がん病変の早期検出に向けた実用化の足がかりを提供しています。

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今回紹介するのは、PCOS（多嚢胞性卵巣症候群）における代謝異常の血清バイオマーカー探索をDIA（data-independent acquisition）プロテオミクスで行い、候補を同定・検証した研究です。8例のPCOS臨床サンプルと対照群の血清をDIA解析し、GOおよびKEGGによる機能解析を実施、さらに別コホート（PCOS 27例、対照23例）でELISA検証を行っています。

結果として、計114種の差次的発現タンパク質（上昇37、低下77）を同定し、解糖系/糖新生経路に属するLDHAとTPI1がPCOSで有意に上昇していることを見いだしました。これら2因子はELISAでも高発現が確認され、血清バイオマーカーとしての可能性が示されました。本研究は、DIAプロテオミクスによるPCOSの分子病態解明と診断補助マーカー探索の有効性を示し、解糖系の攪乱がPCOSの代謝異常に関与しうることを示唆しています。なお、MS機種やLCメソッド、Evosepの使用有無については記載がありません。

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今回紹介するのは、副腎皮質腫瘍の分子機序解明を狙った比較プロテオミクス研究です。正常副腎（NHA）、副腎皮質腺腫（ACA）、副腎皮質癌（ACC）、そしてARMC5変異の有無で層別した原発性大結節性副腎皮質過形成（PMAH）を対象に、LC-MS/MSとバイオインフォマティクスでプロテオームを横断比較しました。合計7,350タンパク質を同定し、3,976を全サンプルで定量。差次的発現タンパク質（DEP）は、ACA対NHAで27、ACC対NHAで49、PMAH対NHAで81を検出し、ACC対ACAでは上方64・下方48のDEPを同定しました。PMAHではARMC5変異あり（PMAHw）対なし（PMAHwt）の差は最も小さく、上方12・下方4にとどまりました。

さらに、ソウル大学病院の独立ACCコホートで検証し、全体類似度99.8%で有意な乖離は認められず、再現性の高いプロファイリングであることを示しました。正常副腎機能と腫瘍関連変化の両面に示唆を与える高品質データセットであり、疾患特異的なタンパク質シグネチャーに基づくバイオマーカー候補や治療標的の探索に資する基盤となることが期待されます。

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今回紹介するのは、DIAプロテオミクスにおけるクロスラン解析を統計的に強化する新手法、DreamDIAlignRです。DIAでは多重化MS2スペクトルをペプチド中心に解析しますが、従来ツールは単一ランの情報に基づくピーク同定に依存し、異質なデータセット間で定量の一貫性が崩れがちでした。解析後にピークや溶出プロファイルを合わせるMBR（match-between-runs）も広く使われていますが、多くはアドホックで、ピーク品質を統計的に管理できず、偽陽性や再現性低下の一因となっていました。

DreamDIAlignRは、ラン間でのペプチド溶出挙動を統合し、深層学習ベースのピーク識別器とアライメントを組み合わせることで、一貫したピークピッキングとFDR管理付きスコアリングを実現します。最先端MBR法を凌駕し、ベンチマークデータセットで最大21.2%、がんデータセットで36.6%多くの「定量的に変化する」タンパク質を同定。既存のDIA解析ツールと互換なMBR実装として機能するため、ワークフローに組み込みやすく、DIA解析全体の信頼性と定量再現性の向上に寄与します。

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今回紹介するのは、インフルエンザ患者の血清プロテオームを網羅的に解析し、重症度を分ける宿主応答シグネチャーを描き出した研究です。ICU非入室の中等症とICU入室の重症例に加え、健常者と比較しつつ、従来の限られたマーカー測定を超えて6,000超のタンパク質発現を同時に追跡しました。さらに同一患者から得た血液細胞の刺激応答トランスクリプトームと統合することで、血中に現れる分泌型の宿主応答と細胞内遺伝子発現の関係を直接結び付ける設計になっています。

結果として、感染者では脂質代謝、鉄代謝、クロマチンリモデリング、免疫シグナルといった経路にまたがる多数の差次的発現タンパク質が見つかり、これらの変化は重症例で一層増幅していました。特に免疫シグナリングや増殖・分化、代謝プロセスの活性化が重症で顕著で、マクロファージや好中球に関連する応答の強い関与が示唆されます。注目すべきは、血清で変動した多くのタンパク質が血液細胞側の差次的発現遺伝子としては上がっておらず、未記載のバイオマーカー群になり得る点です。加えて、血清プロテオームと血液細胞トランスクリプトームの間に多数の強い相関が見出され、血清タンパク質と細胞応答の因果関係を検証したり、新たな仮説を立てたりする出発点を提供します。これらの知見は、インフルエンザ重症化の生体指標探索や重症度層別化に資する基盤情報を与えるものです。

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今回紹介するのは、ブラジル・マナウスで最初の流行波（致死性の高いP1株出現前）に入院したCOVID-19患者の鼻咽頭スワブを対象に、LC-MS/MSプロテオミクスで生存例（8例）と死亡例（8例）を比較した研究です。死亡例のスワブでは1604種類、生存例では981種類のタンパク質が同定され、死亡群でより多様なタンパク質シグネチャーが検出されました。

解析の結果、低酸素応答関連のHYOU1、内皮障害に関わるS100A10、さらにウイルス複製に関与するDDX1/17やXPO1が死亡例で潜在的なバイオマーカーとして示され、NOS2も死亡群にのみ検出されました。遺伝子オントロジー解析では、死亡群で分泌経路の破綻が示唆される一方、生存群で見られた防御応答パスウェイが死亡群では検出されず、死亡例では免疫系の崩壊を示すプロファイルが得られました。対照的に、生存例ではFN1、C4BPA、IGKV1-5など免疫防御に関わるタンパク質が上昇しており、効果的な抗ウイルス応答が反映されたと解釈できます。鼻咽頭スワブ由来のプロテオームから重症化の分子指標候補を抽出した点は、早期の重症度評価や病態理解に資する知見といえます。

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今回紹介するのは、光合成共生を営むシャコガイ Tridacna crocea の熱ストレス応答を血漿プロテオームから読み解いた研究です。著者らは非致死的な血漿サンプリングを用い、iTRAQベースの定量プロテオミクスで熱ストレス条件下の宿主血漿タンパク質を網羅的にプロファイリングし、さらに5組織のトランスクリプトームと統合して、組織特異的発現や分泌因子が宿主—共生藻（Symbiodiniaceae）相互作用に果たす役割を評価しました。

結果として、差次的発現を示した554種の宿主血漿タンパク質を特定し、免疫応答、レクチン媒介型認識、補体系コンポーネントの有意な濃縮が明らかになりました。特にC1qドメイン含有タンパク質やレクチンファミリーが一貫して攪乱され、共生維持から免疫防御へのシフトを示唆。これにより、T. crocea の白化に特徴的な血漿プロテオーム署名が描出され、先天免疫経路が熱ストレス下での宿主—共生藻ダイナミクス再編に関与することが示されました。非致死的血漿アッセイとプロテオゲノミクスの組み合わせは、シャコガイの健康度、ひいてはサンゴ礁の状態をスケーラブルにモニタリングする枠組みとして有望です。

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今回紹介するのは、前立腺がん（PCa）の因果的な蛋白質バイオマーカーと治療標的を人集団で同定するために、プロテオーム全体を対象にメンデルランダム化（MR）と共定位解析を用いた大規模研究です。著者らはまず、94,397例のPCa患者と192,372人の対照を含む2つの独立GWASのメタ解析から、JAZF1、PDILM5、WDPCP、EEFSEC、TNS3の5つの感受性候補座位を見出しました。続いて、deCODE Genetics（N=35,559、4,907種の血漿蛋白質）とUK Biobank Pharma Proteomics Project（N=54,219、2,940種の血漿蛋白質）のpQTLを遺伝学的インスツルメントとして用い、MRと共定位解析を統合。最終的に3,722種のヒト蛋白質を評価し、PCaリスクと関連する蛋白質を193種特定、さらにKLK3を含む20種は両コホートで再現され高い堅牢性を示しました。

機能アノテーションでは免疫・炎症応答や細胞間相互作用経路が関与することが示され、ドラッガビリティ解析からHSPB1、RRM2B、PSCAなどがPCaの潜在的薬剤標的として挙がりました。既存診断の特異性の限界を補う因果的候補バイオマーカーの提示に加え、早期検出と治療開発に向けた分子標的の絞り込みに資する成果といえます。なお本研究は遺伝統計学と血漿プロテオームの統合に立脚しており、MS機種やLC条件の個別最適化ではなく、独立大規模コホート間の再現性で信頼性を担保している点が特徴です。

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