衆所周知，構成細胞膜的磷脂磷酸肌醇代謝異常會導致癌症、神經退行性疾病、過敏和代謝紊亂等多種疾病，但此前一直無法測量人和實驗動物的磷酸肌醇。東京醫科齒科大學難治疾病研究所的森岡真技術助理、山本利義技術助理、佐佐木純子副教授和佐佐木雄彥教授組成的研究團隊，透過與秋田大學、神戶大學和愛知縣癌症中心進行聯合研究，全球首次開發出了全面分析磷酸肌醇的方法——磷酸肌醇綜合測量法（PRMC-MS：Phosphoinositide Regioisomer Measurement by Chiral column chromatography-tandem Mass Spectrometry)。研究還發現了癌症特有的磷酸肌醇變異體和被釋放到細胞外的磷酸肌醇。佐佐木教授介紹說：「我們還發現變異體可用於預測疾病的預後和藥物敏感性。將來打算開發以磷酸肌醇爲靶向的冶癒方法和診斷技術。」相關研究成果已發佈於《Nature Communications》的網路版上。
上圖左起分別爲森岡真技術助理和山本利義技術助理
下圖左起分別爲佐佐木純子副教授和佐佐木雄彥教授
（供圖：東京醫科齒科大學）
磷酸肌醇以磷脂酰肌醇爲基礎，有7種磷酸化模式及2處脂肪酸酯和醚的組合，因此存在多種變異體。研究團隊首先利用液相層析圖儀和質譜儀確立了磷酸肌醇綜合測量法（PRMC-MS法）。具體來說就是，從生物樣本中提取脂質，濃縮磷酸肌醇並進行衍生，然後進行手性柱分離，之後利用質譜儀對分子進行測定和定量分析。
在利用合成化合物實施的性能評估實驗中，PRMC-MS法在5飛摩爾至50皮摩爾的大濃度範圍内顯示出了高定量性，檢測下限爲100阿摩爾，並應答具有良好的可重複性。另外，PRMC-MS法還可用於酵母、實驗動物（非洲爪蟾、果蠅、小鼠）和人源樣本，合計已經檢測到數百種磷酸肌醇變異體。
利用PRMC-MS法分析磷酸肌醇的動態性質時發現，在培養細胞層面的實驗中，某些變異體因上皮成長因子的刺激、氧化壓力負荷和志賀氏菌酶IpgD蛋白的強制表達而增加，而某些變異體因利用正在開發用於冶癒癌症的藥物Copanlisib進行處理後而減量。在動物層面的實驗中，成功確定了在抗癌基因Pten缺陷小鼠的前列腺癌組織中高水平積累的變異體。
此次開發的磷酸肌醇變異體綜合測量法「PRMC-MS」的工作流程（Adapted from Nat Commun 13, 83 (2022)，供圖：東京醫科齒科大學）
磷酸肌醇是細胞膜的組成部分，但此前一直不清楚在細胞外是否存在。將PRMC-MS法應用於細胞培養上清後發現存在多種變異體。研究團隊發現，分泌到細胞外的磷酸肌醇的質和量因細胞的種類和性質而異，在高度表達突變型癌症基因PIK3CA的細胞培養上清中，特定磷酸肌醇變異體的水平擧升。研究團隊認爲這是因爲磷酸肌醇變異體與外泌體一道被釋放到了細胞外。
佐佐木教授表示：「目前，我們的研究室每天都在分析幾個樣本。其中，分析健康人和患者的磷酸肌醇變異體時發現，主要可以分爲三種模式，某些特定群體的疾病預後較差。在細胞層面，對於靶向磷酸肌醇相關蛋白等的藥物，能以約80％的機率預測藥物敏感性。希望臨牀部門能提供手術樣本等供我們分析，這將有助於開發冶癒方法和診斷技術」。
原文：《科學新聞》
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
