1.プロテオミクスの概要 プロテオームという言葉は.1995年7月に科学者のWilkinsらがElecttophoresis誌に発表した造語で.ゲノムに発現するすべてのタンパク質.あるいは生物または細胞.組織.生体におけるすべてのタンパク質の存在と活性を意味する[1]。 の態様[2]。 プロテオミクス[3]の分野では.(i)相互作用プロテオミクス:あるシステムにおけるタンパク質相互作用の研究およびタンパク質相互作用のネットワークのマッピング.(ii)構成プロテオミクス:あるシステムにおけるタンパク質の同定およびその翻訳後修飾の特徴付け.(iii)比較プロテオミクス:重要な生命プロセスまたは主要なヒトの研究.(iv)プロテオミクスの研究.の主に3分野を扱っている。 (3)比較プロテオミクス:生理的.病理学的に重要なシステム.あるいは生命現象やヒトの主要疾患にとって重要なプロセスのタンパク質発現を研究することである。 現在.比較プロテオミクスは臨床研究において最もよく利用されている。 特定の生理病理学的条件下(例えば.疾患発症の異なる段階)において.各グループのメンバーの発現レベル.翻訳後修飾などを比較研究する。 特徴的なタンパク質は.疾患の病因.診断.治療のためのターゲットを提供するために同定され.特徴付けられる[4]。 この技術は.臨床疾患の病因.診断.治療の研究に広く利用されている。 2.プロテオミクスの研究手法 タンパク質の研究手法は数多く存在するが.一般的に用いられているのは.二次元ゲル電気泳動.生物学的質量分析.タンパク質マイクロアレイ.バイオインフォマティクスの4つであり.このうち質量分析がプロテオミクス研究のコア技術として注目されている[6]。 現在.細胞生物学研究における質量分析ベースのプロテオミクス技術は.スループットと含まれる分子情報の内容の観点から.特定の細胞生命プロセスにおける機能性分子の同定と定量化が可能であり.例えば.質量分析では.1回の研究で数千のタンパク質分子を同定でき.タンパク質に存在する分子修飾の状態を示すことができる。 3.プロテオミクスの中西医学への応用 3.1 プロテオミクスの疾病診断への応用 Wang Liping [7] らは.表面増強レーザー脱離イオン化飛行時間型質量分析法(SELDI-TOF -MS)を用いて IgA 腎症における血液うっ滞患者の血清プロテオミクスを調査し.以下のような結果を得た。 2,687.74, 3,196.19, 8,567.20, 8,713.48 にM/Zのピークが健常者と非造血性IgA腎症患者の両方に認められ.これらのタンパク質ピークはこのタイプのIgA腎症に特異的である可能性があることがわかった。 このタンパク質のピークは.血液のうっ滞のタイプに特異的である可能性がある。 本研究では.糖尿病性腎症の診断に最も重要なタンパク質と思われる9種類のタンパク質を同定した。 これらの鑑別タンパク質は.漢方医学における糖尿病性腎症の診断のための標的バイオマーカーとなり.糖尿病性腎症腎陽虚症候群に特異的なタンパク質の特定と腎陽虚症候群の物質的基盤の解明に貢献するものと考えられる。 以上の研究により.プロテオミクスを中医学のパターンの研究に応用することが可能であることが示され.早期臨床診断のためのツールを提供することができました。 また.単一のバイオマーカーでは特定の疾患を正確に表現できない場合があるため.DNAベース.血液ベース.脳脊髄液ベースなど複数のバイオマーカーの発見が特に重要です[9]。 Joanna kislukらは.プロテオミックバイオマーカーを非小細胞肺癌の診断に適用しました。 口腔内では.3つの唾液タンパク質(カルシウム防御タンパク質.ハプトグロビンHP2.亜鉛α2糖タンパク質)が.早期非小細胞肺がんの診断ツールとして使用できる可能性があることがわかった。 これに加えて.間質液は腫瘍と直接的に関連しており.腫瘍特異的マーカーの重要な供給源となる。 間質液を原発腫瘍に隣接する組織と比較したところ.24の腫瘍関連タンパク質(11がアップレギュレート.13がダウンレギュレート)が同定され.そのうちPRDX1レベルは6倍高く.リンパ節転移や腫瘍の分化と有意に関連していました[10]。 3.2 プロテオミクスの疾患治療への応用疾患特異的なタンパク質を調節することは.疾患治療において価値がある。 また.薬剤投与後と投与前の疾患が示すタンパク質の違いを解析することは.疾患の治療に関する研究に有益である。 Liu Peng [11] らは.SELDI – TOF -MS 技術を応用して.エンドトキシン肝損傷を持つラットのタンパク質発現に対する清熱解毒薬と血を冷やしてうっ血を解消するハーブの効果を分析しました [エンドトキシン肝損傷モデルラットはエンドトキシン (LPS) を腹腔内注射して作られました]。 その結果.モデル群の血清中では.漢方薬群と比較して11種類のタンパク質のピークが有意に異なることがわかりました。 モデル群と比較して.中医学介入群の高発現タンパク質ピークは4200ダルトン.低発現タンパク質ピークは8984ダルトンおよび9 005ダルトンであった。 したがって.これら3つのタンパク質の発現量の差は.清熱解毒・涼血生薬の抗毒性肝障害の重要な分子機構であると推察される。 Wang Liping [12]は.M/Zが8 713.48のタンパク質ピークがIgAN止血の特異的タンパク質である可能性を示し.M/Zが8 713.48のタンパク質ピークを調節することによって.IgA腎症止血のヒル治療の分子基盤であるかもしれないことを示した。 何千年もの間.Staphysagria serrataは.痛み.めまい.吐き気.嘔吐を和らげるために広く使用されてきた。 神経細胞に対するLithospermum albumの効果を研究するために遠心分離リアクターとNano Lc-MS/MSを用いた最近のプロテオミクス研究では.hupreazine AがP53の濃度を下げることによってアミロイドβ誘導細胞からN2a細胞を死から保護することが示されました[13]。 ]. 3.3 病態を探る タンパク質は.生体の防御.代謝反応の触媒.物質代謝や生理活動の調節に関与している。 病気は.あるタンパク質の発現量が増加したり減少したりすることで.そのタンパク質の生理機能に影響を与え.その結果.病気特有の症状が現れる。 Song Xuejiao [14] は.ラットの脾・陰虚モデルを確立し.プロテオミクス技術を使用して.実験的な脾・陰虚グループと健常対照グループの回腸組織におけるタンパク質発現変化を観察し.6つのタンパク質発現差を得ました。 その中で.1つのタンパク質の発現が低下していたのは.分子シャペロン.細胞保護因子.感染関連タンパク質.免疫調節タンパク質.アポトーシス関連タンパク質である細胞シグナル伝達経路のタンパク質.熱ショックタンパク質90でした。 彼らは.AS患者における39のタンパク質が健常者と異なることを発見し.そのうち27はMS-fitタンパク質データベースで同定された。 これらのタンパク質は.カルシウムを介した血管平滑筋細胞の移動.マトリックスメタロプロテイナーゼ活性化.炎症性サイトカインの調節など多くの生体反応に関与している。 Jiang Hongjuanらは.HSP70, Eotaxin,VDBPの発現がICS投与前後で有意に異なること.中でもHSP70はシナプス融合タンパクの発現を調節することで喘息炎症細胞や炎症メディエーターの放出が制御できること.デキサメタゾンでその発現が制御できることを明らかにしています[16]。 プロテオミクスの急速な発展は.漢方医学における「証」の研究に新たな道を開いた。 証の理論の指導の下で,プロテオミクスは証を探索し,ある証の形成に関連するすべてのタンパク質とその特徴を明らかにすることで,全体のタンパク質発現のレベルで証の本質を解明し,証の本質を全体として評価する可能性を提供できる[17]. 中医学の証のプロテオミクス研究は,その科学的な意味合いを明らかにする可能性がある[18]. また,上記の研究結果は,プロテオミクスを入口として中医学の証の本質を研究するという考え方の実現性が高く,証の物質的根拠をミクロの視点から動的に理解することに資することを示唆している[19]。 同時に,血漿プロテオミクスは疾患の予後を層別化することができ[20],これは中医学の疾患の予後と関連し,中医学の予後に一定の指針的意義を持つ。 5.プロテオミクスの中医学分野への応用の欠点 プロテオミクス研究技術の限界:(1)現在の研究技術では.極酸.極塩基.低分子タンパク質など.極端な性質を持つタンパク質を同定するには.まだ限界がある[18]。 (2) プロテオミクス研究はまだ黎明期であり.発展の余地がある。ほとんどの研究はプロテオーム発現の差異という現象を説明することに止まり.差異タンパク質の生物学的意義やその相互関連・役割に関する研究は少なく.標的の探索に関する研究もほとんど行われていない[21]。 (3)プロテオームデータとモデルの統合方法の改善が必要:プロテオームデータを活用するためには.細胞や臓器の複雑さを理解するためのデータ統合とモデル開発の方法を見つけなければならない[22]。 (4) 生薬の臨床応用は.その具体的な薬理作用のメカニズムがまだ十分に解明されていないため.限定的である。 6.展望 プロテオミクスは生命の営みをタンパク質レベルで探求し.病気の治療に光をもたらす。 しかし.タンパク質の組成や構造の複雑さ.高濃度タンパク質の処理技術.タンパク質分離技術の限界[23].中医学症候の不明確さなどから.中西医学統合領域におけるその研究範囲は限られているが.技術が変わらないわけではなく.今後の発展により.中西医学統合領域でのプロテオミクス応用はより広範囲になると思われる。
(注