5
5
綜
説
Human Proteome Organization (HUPO)のヒト腎臓・
尿 プ ロテオ - ムプ ロジェ ク ト
山 本
格
新潟 大学 大 学 院 医歯 学 総 合研 究 科
附属 腎研 究 施 設構 造病理 学 分野
Human Kidney and Urine Proteome Project
of Human Proteome Organization
Tadashi YAMAMOTO
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ヒ トの腎組織や尿の プロデオ∼ムを解析す る同際共同研究 プロジェク ト (ヒ ト腎臓 ･尿 プロ
デオ -ムプ ロジェク ト) を組織 し,ヒ トプ ロテオ -ム機 構 (
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HUPO)の他の プ ロジェク トとも連携す るプ ロデオ ミクス研究 を推進 している.多 くの慢性 腎
臓病 が糸球 体傷害 に端 を党 し, その病 因や病態 を腎生検 の糸 球 体 プ ロテオ ミク スを解析 す
ることで解 明 しよ うと して い る.疾患糸球 体 プ ロテオ ミクス を解析 す る前 に,正常 ヒ ト腎
糸 球 体 の プ ロテ オ ー ム を解 析 し,その デ - タベ ー ス を構 築 し, ウ ェ ブ 上で も公 開 した
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を国際連携 で行 っている研究の一端を紹介する.
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2万 と推 定 され
1), ヒ
トの 生 命現 象 の理 解 が
深 ま り,病 気 の解 明,治 療 法 の 開発へ 期 待 が大 き
ヒ トゲ ノムの解読 が終 り,ヒ ト遺 伝 子
の 総
数は
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a951-851
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く膨 らん だ. ヒ ト遺 伝子 の塩 基 配列 の解 読 ,遺 伝
別刷 請求先 :〒9
51-8
51
0 新潟 市 中央 区旭 町 通 1-7
5
7
新 潟 大 学 大学 院 医 囲 学 総 合 研 究 科 総 合研 究 科 附 属 腎
研 究施 設構 造 病理 学 分野
山本
格
5
6
新潟医学会雑誌
第1
2
4巻
第 2号
平成 2
2年 (
2
0
1
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プロテオ-ム機構
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子の 発現解析,SNP解析 によ り,単一-遺伝子の異
された研究 を行 ってい るので,その現状 を紹 介す
常 による遺伝子病,さらには遺伝病 ではない多 く
る.
の疾 患 の発症 ,進展 に遺 伝 子 発現 や個 人個 人 の
SNPの違 い と疾患 の な り易 さとが関与 してい る
ヒ ト腎臓病 とその研究の現状
ことなどが明 らかにな り,疾患の理解が急速 に進
んだ. しか し,一 方では多 くの疾患の発症 ,進展
は遺伝子の関与のほかに,外因や生活習慣 などが
末期慢性腎不全へ と進行す る慢性腎臓病 は ヒ ト
腎臓病の中で,最 もその治療法の開発が望まれて
関与す ると考 え られ,その病気の発症,進展 は必
い る病気 で,そのほ とん どは糸球体疾患,障害で
ず しも遺伝子異常や遺伝子発現 を介す るのではな
始 まり,腎臓全体の障害 へ と進行す る.現 在,莱
く,タンパ ク質などの機能 分 子の相 庄作川 が重要
期慢性腎不全になると,その治療 は透析療法か腎
と推定 されている.
移植 しかな く,腎臓の再生 は まだ遠い将 来の夢で
そこで ヒ ト遺伝子の解読終 了後の巨大サ イエ ン
ある.そのため,末期慢性 腎不全へ と進 行す る慢
スと して,近 年注 目 され てい るの が個 体 ,組 織 ,
性腎臓病の原因 を解明 し,その原因 を除 くことが
細胞 などの全 タンパ ク質 (
プロテオ-ム) を網羅
猿 も明解 な治療法開発の 目標である.しか し,溶
的に解析 し,それ らの関連 を総合的 に理解 しよ う
血性連鎖球菌感染後急性糸球体腎炎などごく一部
とす るプ ロテオ ミクスで ある.網羅的に タンパ ク
の腎臓病以外は,その病 因が明 らかになってお ら
質 を解析 す ると言って も,推定 されてい る約 2.
2
ず,多 くの腎臓病 の原 因の解明は遅れてい る.一
万の ヒ ト遺伝 子か ら作 りだ され るタンパ ク質,ペ
方,末期慢性 腎不全へ と進行す る過程,病態の研
プチ ドの種類 はア イソフォ-ム,タンパ ク質の翻
究 はこれ まで も粕 力的 に進め られて きた.腎臓病,
訳後修飾 などで,その 多様性 が増 し,その総数 は
糸球体疾患の病態進行機序 を把握す るために,さ
遺 伝 子 の数 卜倍 - 百倍 に も及ぶ とも言われ てい
まざまな動物疾患モデルや培 養腎臓細胞系による
る.この よ うに遺伝 子よ りさらに多くの数の分 子
解析 が行われ その結 果,その病態形成 に さまざ
を解読,研究 してゆ くためには国際的共同研究 が
まな分子が関与す ることが明 らかに され た.さら
必要 となる.それを推進す るために,ヒ トプロデオ
に,それ らの分 子が ヒ トの腎臓病,糸 球体疾患の
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-ム機構 (
病態形成 に も関与 してい ることが示 された
が2
001年 に組織 され,その 日 こい くつ かの 国際
しか し,これ らの研究成 果 に もかかわ らず,ヒ
プ ロジェク ト (イニ シアチ ブ) が進 行 して い る
ト末期慢性腎不全の発症,進行 を阻 !
1
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す る根治的
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.私 どもは,ヒ ト腎臓
･尿 の プ ロテオ ーム
治療法の開発は進 んでい ないのが現状 である.現
を国際共 同研究 として行 うためのチーム,ヒ ト腎
荏,もっとも有効性 が示 されている治療薬 は,降
臓 ･尿 の プ ロテオ ー ム プ ロ ジ ェ ク ト (
Human
圧 剤 と して開発 され た ACE阻害剤や AH受容体
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組織 し,HUPOの つ の イニシアチブと して認知
プロ ､
ソカ-が腎保讃作用 あると して使われている
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が,この治療法 もまだ,完全 にその進行 を阻止で
山本 :Hu
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HUPO)のヒト腎臓 ･尿プロテオームプロジェク ト
きるわけではない.
その ため,ヒ ト末期慢性 腎不全への進行阻止 を
め ざす には,これ までの腎臓病研究 か らの戦略的
5
7
ンで分解 した ときに実際測定 され た もの と同 じ分
子量のペ プチ ドがで きる もの を選び出 し,その タ
ンパ ク質 を推定す るので ある.
転 換 が必 要 と考 え られ る.炎症 な り,傷 害 な り,
例 え,原因が同 じで あって もその表現形 はそれぞ
1)遺伝子 デー タベースの構築
れの組織 や細胞 ごとに異な り,一般 的 な炎症機序
質量 分析 によ り,タンパ ク質の同産 が可能 にな
や障害機序 を腎臓病 や糸球体の炎症,傷害の理解
ったのは遺伝子 デー タベ -スが構築 され た ことに
に 当てはめて も不十分で あ り,動物 の疾患,病態
よるところが大 きい,ヒ トを初 め と して,代 表的
モデルの解析 や試験 管 内の研 究 も ヒ トの腎臓病 ,
な生物 のゲ ノムが解析 され
そのデ - タが蓄積 さ
糸球体疾患の解 明には不 十分で あった と考 えるべ
れ て い る,遺 伝 子の塩 基 配 列 が明 らか にな る と,
きなので はないだ ろ うか.また,従来 の研究 は特
遺伝子産物 で あるタンパ ク質の ア ミノ酸配列 も推
産の分子の機能 を重箱のすみ をつつ くよ うに研究
定 され,それ を トリプ シ ン (リジ ン,アル ギニ ン
し,全体 を見 る視点 を見失 っていたよ うな もので
の C末端 を加 水分解 す る) な どの 蛋 白分 解 酵 素
はなかっただろ うか.
で分解す るとどの よ うな質遍のペ プチ ドに分解 さ
この よ うな観 点 か ら,ヒ トの疾患糸球体 に存在
れ るか も推定で きることになる.分離 され た タン
す る分 子の全容 を解析 し,その 中か ら原 因や中心
パ ク質 を同定す るには,その タンパ ク質 を トリプ
的 な病態形成の分子機構 を解明す ることが必要 と
シ ンな どの蛋 白分解酵素 で分解 し,生 じたい くつ
考 え られ る.それ には, 可能 な限 り全分子 を対 象
かのペプチ ドの分子 量を正解 に測定 (
ペ プチ ドマ
に検討 し,そ こか らどの分子群 が どの よ うな軽重
ス フ ィンガ-プ リン ト)で きれば, トリプ シ ン分
で関与 してい るのか,それ らの分 子が関与す る反
解でその分 子量のペ プチ ドが生ず るの ほ どの タン
応系 は何 か を明 らかにす る必要 があ り,近年急速
パ ク質か を検索 す ることで,その タンパ ク質 が同
に発展 してい るタンパ ク質 を網羅 的 に把握,解析
定で きるので ある.ペ プチ ドの分子量 か らタンパ
す るプロテオ ミクスはその強 力な手法 となる.
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ク質 を推 定 す るにはサ ーチエ ンジ ン (
どが圭 に使 われてい る) と呼 ばれ るソフ トウエ ア
1.プロテオ ミクス とは
個体や組織 や細胞の全 タンパ ク質 を示すプ ロテ
で,遺伝子 デー タべ -スか ら推定 され る タンパ ク
質のデ - タベ ース (
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を探索 し,質量分析 の結果 に合 うタ ンパ ク質 を探
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cs) は主 に次 の 4つの最新技術の
タス (
し出すので ある (
図1
)
.
進 歩 で可能 にな った ;1)遺 伝 子デ - タベ ースの
さらに,質量分析装置の 中でペ プチ ドを ランダ
構 築 ,2) 蛋 白分離技 術の進歩 ,3) 質量 分析装置
ムに断片化 して,その断片の質量 を正確 に測定す
の進歩,4) バ イオ インフォマテ ィクスの発達.網
ることによ り,そのペ プチ ドの ア ミノ酸配列 が推
羅 的に数 多 くの タンパ ク質 を解析 しよ うとす るプ
定 され,それ によ りタンパ ク質の同定 はよ り確実
ロテオ ミクスでは短時間で タンパ ク質 を同定す る
な もの とな る.
必要 がある.現在行 われてい るその方法の一例 を
簡単 に述 べ ると,は じめに,組織 や細胞 にある全
タンパ ク質 を抽 出 し,大 まか に分離 し,それ を ト
2)蛋白分離技術の進歩
無数の タンパ ク質が混在 してい るサ ンプルか ら
リプ シンの よ うな分解酵素 で消化 し,い くつ かの
タンパ ク質 を分離す る代表 的 な方法 には二次元 ゲ
ペ プチ ドに して,それ らのペ プチ ドの分子量 を質
2-DE) や液体 クロマ トグ ラフ ィ
ル電 気泳動法 (
量分析装置で正確 に計測 し,その分 子量 デー タを
･
次元 目
な どの カ ラム分離法 がある.2-DE法 は-
もとに遺伝 子デー タベースを基 に作 られた タンパ
で等電点電 気泳動 を行 い,タンパ ク質 をその電荷
ク質 デー タベ ∼ スを検索 し,その 中か ら トリブシ
によ り分離 し,それ を二次 元 目で分子 サ イズに よ
5
8
新潟 医学 会雑 誌
第 1
24巻
第 2号
平成 22年 (
201
0) 2円
常澄 分析装置
測定されたペプチドの質量
サーチエンジン
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で検 索
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図 l 質量 分析 装 置 に よ る タンパ ク質の同定の概略
りさらに分離す る もので,それ によ り組織 由来の
タ ンパ ク質 は数千個 の スポ ､
ソトに分離 で きる,ゲ
(
MALDI) 法 とエ レ ク トロ ズ プ レ - イ オ ン化
(
ESI
)法 が主に用 い られてい る.イオ ン分離法 と
ル を銀 染色 や蛍光 色素染 色 を し,その染色の強 さ
して は イオ ン化 との相 性 に よ り,MALDI法 で は
か らそれ ぞれの タンパ ク質の 毎
夏を推定す ることが
飛 行時間 型 (
TOF)質 量 分析 計 (
MALDI-TOF
で きる.
ES卜 Q MS)
MS) が ,ESI法 で は四 重 極 型 (Q)(
や イオ ン トラ ップ型 (
I
THES卜 I
TMS) が用 い
一
方,液体 クロマ トグ ラフ ィー
(
L
C)も改良 さ
を良 くす る方 法 も開発 され て い る.さらに,近 年
られ て きた. さ らに,最 近 で は 四重 極 型 に TOF
MSを備 えた ESI-Q -TOFや TOFを 2台つ ない
だ MALD巨 TOF-TOFも製 品 化 され て い る.そ
で は,ご く細い カラムを用いて分離 を良 くしたキ ャ
れ ぞれ特徴 が あ り,多数 の サ ンプルの簡 便 な同定
ピラ リー カラム,プロテ インチ ップを用いた SEL
DI
に は MALD卜 TOFMSが,ア ミノ酸 配 列 の 決 定
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TMSや ES卜 Q-TOFが 用 い ら
な ど に は ES
礼,複 数の特 質の異 な るカ ラム を連結す る 仁 次
元,多次 元) ことで タンパ ク質 やペ プチ ドの分 離
法 もペプチ ドや タンパ ク質の分離 に使われている.
れ て い る.これ らの MSは大 きな タンパ ク質 は分
析 で きず,タンパ ク質 を トリプ シ ンな どでペ プチ
3)質 量 分 析 装 置 (
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ドに分解 して,その貿 巌を測 るもので あ る.
進歩
ペ プチ ドの質量 を正確 に測定す るの が質量 分析
ン化 した タンパ ク質 を質 量分析装置の 中で断 片化
lo一l
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らモ
装 置 で,それ に よ りフ ェム トモ ル (
した り,ア ミノ酸 配列 を解析 した り,翻訳 後修飾
ル ) レベルのペ プチ ドの質 量 を蔽確,迅速 に測定
を解析 で きる.
で きる.最 も進 んだ機 器の検 出感度 はゼ ム トモル
(フ ェム トモル の 1
/1
06) レベ ル に達 して い る と
言われ て い る.質量 分析 装置 は イオ ン源 と イオ ン
4)バ イオ インフォマテ ィクスの発達
バ イオ インフ ォマテ イク封 ま遺伝 子,タンパ ク
分 離 器-イオ ン検 出 器 か ら成 り,イオ ン源 と して
質 な どの さま ざまな生物情報 の総称 で,個 々の遺
は マ ト リ ッ ク ス 支 援 レ - ザ - 脱 離 イ オ ン化
伝 子 ,タンパ ク質の さま ざまな情 報 や タ ンパ ク質
山本 :Hu
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HUPO)のヒト腎臓 ･尿プロテオームプロジェク ト
5
9
の相互作用 などの情登 を含んでい る.プロテオ ミ
る.腎組織 は組織構築 が複雑で あるため を腎臓組
クスを疾患解析 に利用す るには さらに,それ らの
織 全体の プ ロテオ -ム解析 したのでは,同定 され
情報 と臨床情報 を連結 させ,その間の関係 を明 ら
た タンパ ク質の局在 が不明で,タンパ ク質同 士の
かにす る必要 がある.それ には統 計的手法,特 に
反応 も推定 で きない.その ため,少 な くとも腎組
多変量 解析 や機 械学習法 が有 用 と言 われてい る.
織 を皮質,髄 質 に分 けた り,さらには,ネフロン
プロデオ ミクスによるデータは膨 大で,それ らの
セグメン トに分画 して解析することが必要になる.
情報 と病態 を関連 させ るにはコンビュ- タ-を用
これ まで報告 されている腎臓組織の プ ロテオー
い,ク ラス ター解析,主成分分析,判別 分析 な ど
ム研究 はほ とん どが動物の腎臓で行 なわれ た もの
の 多変量解析 を行 う.また,デ- 夕内の法則 を仮
で ある.正常 ラッ ト腎の皮質 と髄質の タンパ ク質
定 して,ノイズに埋 もれ た法則を見出 そ うとす る
の プロファイル を比較 し,それ らの部位で異 なる
機械的学習法 も有用 と言 われている 2).
機 能分担 が行われてい ることがプロテオーム解析
方,同定 され た個 々の分子の間 をつ な ぐ糸 を
で示 されてい る 4).さらに,ラ ッ トの髄 質 か らマ
既知の情報か ら作 られたデータベースか ら明 らか
イクロダ イセ クシ ョン法 で集合管 分画 を分離 し,
に しよ うとす るパ スウェイ解析 ソフ トウエアやそ
集 合 管 に多い 50種類 の タンパ ク質 も報 告 されて
のデ- タベース も開発 されつつ あ り,これ らの解
い る 5).一方,尿 は正常で は タンパ ク質の量 が少
析 か ら腎臓病の病 因分子 だけではな く,病態の分
な く,濃縮 しない とプロテオ-ムは解析 で きない.
子機構 が解明 され そ こか ら病態の制御の研究 が
また,尿の濃 さも生活条件 な どによ り異 な ってい
進み,病気の治療法開発に結びつ くと期待 している.
るため,均 一
ではない.正常 (
蛋 白尿 の ない) ヒ
ト尿 の タンパ ク質 をアセ トンなどで沈殿 させ,演
2.腎臓 と尿のプロテオ ミクス
縮,分画 し,2-DE と MALD卜 TOFMSを組 み合
これ まで腎組織のプロテオームを解析 した研究
わせて,プロテオ-ム解析 し,67個 の タンパ ク質
は少 ないが,尿 プ ロテオ ーム解析 の報 告 は 1
9
9
5
が同定 した報吉 がある 隼 この 中には トランスポ
年 に Wi
t
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nnらが 2-DE を用いて,腎毒性物質
ー ター,接着因子,シャペ ロン,受容 体,酵素,シ
障 害 にお け る シ ャペ ロ ンや gl
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グナル伝達 タンパ ク質 など興味深い タンパ ク質が
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nな どの ス トレス反応性 タンパ ク質 を示 し
含 まれ,尿 タンパ ク質 には血渠由来 と腎泌尿 器系
タンパ ク
の組 織 由来 の もの が含 まれて い る ことが示 され
質の解析 がい くつ か発表 されて きた.しか し,当
た.微量の タンパ ク質か らよ り多 くの タンパ ク質
時は タンパ ク質の同産 には分離 した タンパ ク質の
を同定 す るには血 柴 プ ロテオ-ム解析
ア ミノ酸 配列 を決定 す る ことが必要 で あったた
提唱 されたよ うに,尿 に高濃度 に含 まれてい るタ
た初 期 の報 告
3) 後 ,2-DE を用 い た尿
7) の際
に
め,網羅的な同定 は困難であった.2000年煩か ら
ンパ ク質 を除 くことが つ の解決策 で ある.血柴
質量分析装置 を用いた網羅的なタンパ ク質の同定
由来 の アル ブ ミンや免疫 グ ロブ リンな どの他 に,
が可能 にな り,ヒ トの全 タンパ ク質の解析で現在
mm-Hor
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腎臓 か ら多 く分泌 され る Ta
主導的役割 をはた してい る国際組織,ヒ トプロテ
な どを取 り除 くことが,よ り詳細 な解析 に必要 と
オ ー ム機 構
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(Huma
されてい る 8).特 に,蛋 白尿 の ある尿 では血 梁 タ
HUPO,後述 ) も組織 され,ヒ トプロテオ ーム研
ンパ ク質が大量 に含 まれ るので,腎臓 由来の タン
究 は急速 に拡大 して きた.
パ ク質 を同定す る際 にはそれが障害 になる.
1)正常 ヒ ト腎組織,正常 ヒ ト尿のプ ロテオーム
研究
2)腎臓病の検 出,病態解析 を目指 したプ ロテオ
ミクス (
病態 プロテオ ミクス)
多 くの タンパ ク質 をもれな く,精度 よく同意す
プロテオ ミクスで動物の腎臓病 モデルの組織 を
るプ ロテオ -ム解析 には試料 の調整 が大切 で あ
解析 に応 用 した例 で ,Ⅰ型糖尿病 の モデルマ ウス
6
0
新潟 医学 会雑 誌
第
1
2
4巻
の 腎 臓 の タ ンパ ク質 を 2-DE と MALD卜 TOF
第
2号
平成
2
2隼 (
2
0
1
0
)2月
で ある.また,残 念 なが ら,それ らの糸球体疾患
MSで調べ ,41個の タンパ ク質 スポ ッ トが変化 し,
の原因,糸球体障害 の進行機序 ,病態形成機序 が
3
0種 類 の タンパ ク質が同意 されている 9
)
.その 中
解明 されていないため,末期慢性 腎 不全への進行
には,e
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eI
Ⅲ
Bの減少 と el
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orEI
A
を阻止す る根治的治療法 は開発 されていないか ら
の 増 加 が 含 まれ て ,糖 尿 病 性 腎 症 の 発 症 に は
で もある.
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n-e
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s
e系の 異常 が関与 してい る 可能 性
1)個 々の分子 に注 目す る研究 か ら全分子 を網羅
が示唆 され た.
ヒ ト腎臓病 のプ ロテオ ミクス研 究では慢性 腎臓
的に解析す る研究へ
従 来の糸球体疾患の研究 は既 知の 単独分 予や反
病 の 主 な疾 患 で,糸 球 体 に I
g
Alが沈 着 して い る
I
gA腎症 の 王
g
Alを解 析 して ,短Alに糖鎖 不全 が
見つ か ってい る 腑. しか し,I
gA腎症の糸球体組
応 系 に注 目 し,病気への関 き
まを検討 し,それか ら
織 の病態 プ ロテオ ミクス解析 に関 して特 に取 り上
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y) が その 中 L､
で あ った.それ と は異
げ るべ き報告 は まだ見当た らない.腎細胞癌 をプ
な り,プロテオ -ム解析 は未知の分子 も含めて全
考 えられる疾患機序 を仮定す る研究 (
hy
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ロテオ ミクスで研究 しようとす る試み は多 く 11)12),
体 の実像 を捕 らえ (
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t内のデ ー タベ ー スで公
一 部 の成 果 は S
の 中か ら本質 を推定 し,疾患の分子機構 を検証 し,
開 され て い る (
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).腎毒性 を もつ薬物 や化学物質の
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新 たな治療法や薬物の開発に結びつ く研究 に発展
させ よ うとい うものである.
腎臓 に対す る作用 をプ ロテオ ミクスの手法で解析
その ために,私 たちはは じめ に,正常 ヒ ト糸球
した報告 も多いが,優れ た総説が発表 されてい る
体の プロテオ-ムを解析 し,疾患糸球体の プ ロテ
ので参照 していただ きたい 1:
3
)
オ-ムと比較す るための基盤的 デ ー タべ-弐を作
尿 は入 手しやす い試料 であるため,尿検査 によ
るとともに,正常糸球体の生理学 的分 子パ スウェ
り,腎臓 ,さらには個 体 全体 の疾 患 病 態 を検 出,
イを明 らか にす ることを目指 して い る.次 に,疾
把握 で きるのではないか と期待 されてい る.尿 の
患糸球体の プ ロデオ-ム解析 を行い糸球体疾患の
プ ロデオ -ム解析 によ り,腎臓病の診断や治療効
病 因や病態形成 に関与 してい る分子 を網羅的に解
果の把握 に利用で きることを示す報告が近年数 多
明 し,病因か ら病態形成への過程の 分子パ スウェ
く報告 されてい る 14-1
6
)
.また,先 天性尿路 閉塞
イを解明 し,疾患 や病態変化 を定 量的 に把握す る
性疾患の新生児の尿 タンパ ク質の プ ロテオ-ム解
ための指標,いわゆ るバ イオマ - カーの同定,さ
析 を行 って,疾患予想 の有用 なバ イオマー カ-が
らには,治療標的分子の同定 と治療法の開発へ と
最近 兄いだ され 注 目 されている 17). 尿 プロテオ
展 開 しよ うと考 えてい る.
ミクスの腎疾患への応用 は他の総説 も参考 に して
いただ きたい 18ト
2(
)
)
方法 と しては,腎癌 などの ため摘 出 された ヒ ト
腎臓の d三
常皮質部位 よ り,糸球体 を締法で分離 し,
平行 して組織 を病理学的に検索 し,異常のない こ
3.糸球体 プ ロテオ ミクス
とを確認 して,正常 ヒ ト糸球体試料 を用意する.
0
01年 ころか ら正常 ヒ ト糸球体 の プ
私 ど もは 2
最初 に,NECの プ ロテオ ー ム研 究 所 の次 四時
ロデオ-ムデ - タベ ー ス作成 に取 り掛 か った.異
先生 らとの共同研究で 5例 の腎臓 よ り分離 した糸
常の糸 球体 プ ロテオームを知 るには まず正常 を良
球 休 タンパ ク質 ,1
0
0- 5
0
0/
1gを 2-DEゲル で
く把握 す る必要 があ る.また,ヒ トと動物 で は病
分離 した,2-DEゲルで分離 し,銀染色 され た タ
因,病態 が異な る可能性 もあるので,ヒ トを解析
ンパ ク質の スポ "
)トを切 り出 し,タンパ ク質 を ト
しよ うとい うので ある.なぜ,糸球体 か とい うと,
リプ シ ン消 化 し,MALDI
ITOFMS,LC-M/
MS
前 述 の よ うに,多 くの慢 性 腎臓病 は糸球 体疾 患 ,
解析 す ることで,約 4
5
0の スポ ッ トの タンパ ク質
糸球体障害 が徐 々に進行す ることか ら起 こるか ら
を同産 した.タンパ ク質 にア ノテ-シ ョンをつ け,
山本 :Hu
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加 (
HUPO)のヒト腎臓 ･尿プロテオ-ムプロジェク ト
ヒ ト糸球体プ ロテオ -ムデ- 夕べ -ス を構築 した
6
1
連携 が必要 で あ り,それ を統一性 を もって推進す
0
01年 に設 立 され た囲際組織 で
ることを 目的 に 2
(
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www.
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or
g)
2
1)
この よ うなゲル内 で等電 点電 気泳動 を行 う 2-
ある (
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www.
hupo.
or
g)
.HUPO で は最初 に
DEで は,膜 タンパ ク質 な どの大 きな タンパ ク質
7研 究 プ ロ ジ ェ ク トを HUPOI
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veと して ス
や等 電 点 が極 端 に酸 性 ,塩 基性 側 に偏 った タ ン
ター トさせ た (
表
パ ク質 は分離 で きな い欠点 が あ り,網 羅性 にや
Wor
l
dCongr
es
s
) が開催 され,各回の研究 者が集
や 問題 が あ った. その 欠点 を補 うため,液 相 で
い,プ ロテオーム研究の成 果の発表 と国際連携 に
等電 点電気泳動 を行 った後 ,2次 元 目の電 気泳動
爵献 してい る.各 回 にその支部 が置 かれ,わが国
を行い,短冊状 ゲル を 1
5分割 し,それ ぞれ をゲル
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//
www.
に も 日本 ヒ トプ ロテ オ ー ム機 構 (
MS解析す るこ
内 トリプシン消化 し,LCITMS/
j
hupo.
or
g) が あ り,日本の プ ロデオ - ム研究の推
進 に 中心 的役 割 を果 た して い る.以 下 に HUPO
と も行 った.この 方法 で は 2
mgオ - ダーの タン
1
)
.毎 年 の 国際 会 議
(
HUPO
0
00種 類 の タンパ ク質の同定
パ ク質 を用 いて約 6
イニ シアチ ブの 中のい くつ かの もの を簡単 に紹 介
がで き 2
2
)
,この デ - 夕-ベ ース も公 開 して い る
す る.
研究 プ ロジェク トで は 肝臓,脳,血葦 が主 な臓
(
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//
www.
hkupp.
or
g).
一
一
万,腎生検組織 か らプ ロテオーム解析 に必要
器のプ ロテオ-ムプ ロジェク トと して解析 が行わ
な糸 球体 タンパ ク質 を得 る ことは簡単 で はない.
れて きた (
図 2).その 中で,ヒ ト血祭 プ ロデオ -
腎生検組織切片か らレーザ -マ イクロダイセクシ
ム プ ロ ジ ェ ク トは ア メ リカの ミシ ガ ン大 学 の
ョンで数 十個 の糸球 体 を切 り出 し,タンパ ク質 を
Pr
o
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.Gi
lOme
nnが代表 とな り 1
8施設 が参加 して
抽 出す ることを進 めてい る.1
0/
1m 程度 の厚 さの
腎生検組織 切片 に平 均 1
0個 程度 の糸球 体 が含 ま
国際共 同研究 が開始 され ,2
00
7年 にその解析結果
が発表 されてい る 2
3
)
.そこでは,血柴濃度 p
g/
ml
れ,その 平均 直 径 が 1
50′
j
m 程 度 と仮 定 す る と,
オ ー ダー以上 の血 柴 タンパ ク質約 3
0
00の タンパ
0糸球 体切 片 か ら約 1/
絹 の タンパ ク
約 5切 片 ,5
質が得 られ る,個 々の腎生検試料の疾患糸球体 プ
で は,血渠 タンパ ク質の濃度の高低 が幅広 く (
倍
ク質 が高 い信糖性 を もって同意 され てい る.一方
ロデオ -ム を正 常糸 球 体 プ ロデオ - ム と比 較 し
率 で 1013の オ - ダ-の差),少 ない もの が 多い タ
て,疾患 に特徴的な分子 や分子反応系 を検 出す る
ンパ ク質の影 に隠 れて,検 出 され に くい ことが問
には,この約 1〃gの タ ンパ ク質 で数百 種 類 の タ
ンパ ク質 を同定す る技術 が必要 と予想 され る.こ
題 と して指摘 されてい る.
の よ うな高感度のプ ロテオ ミクス技術の開発 と し
ス ウ ェ ー デ ンの Ro
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nが代 表の ヒ ト抗 体 イニ シ
て,蛍光色素 を用い た高感度の検 出法 と質量分析
アチ ブで は ヒ トの タンパ ク質全てに対す る抗体 を
装置 の精度 と感度 の向上の進歩 は 目覚 ま しい.撹
作製 し,それ を用いたデ- タベ ー スを作 ってい る,
雄 の タンパ ク質 で数 十か ら数
私 研究賓 で は 1
百の タンパ ク質の同定 が可能 な ところまで きてお
その ウェブサ イ トで は タンパ ク質 が遺伝子 ごとに
染色 体 上に分類 され,それ らに対す る抗体で ヒ ト
り,腎生検試料の プ ロテオ-ム解析 が現実の もの
組織 ア レ-を免疫組織化学染色 した結 果の画像 が
にな りつつ ある.
示 され て い る (
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及
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.
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e).多
くの研究 分野 で抗 体 は重要 な ツ-ルで あ り,この
ヒ トプ ロテオーム機構 とヒ ト腎臓 ･
尿 プロテオームプ ロジ ェク ト
プロジェク トが提供 してい るデ- タベ ースは大変
4
)
注 目されてい る 2
ヒ ト疾患糖 プ ロデオ-ムイニ シアチブは大阪大
ヒ トプ ロ デ オ - ム 機 構 (Huma
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on,HUPO,Um.
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hupo.
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は膨大 な ヒ トプロテオームを解析す るには国際的
学の谷口直之先生 が代表で開始 され たプ ロジェク
トで,糖鎖 に関連 す るプ ロテオ-ム解析 で,糖鎖,
糖 タンパ ク質の プ ロテオ ミクスの標準化や疾患 に
6
2
新潟 医学 会 雑誌
●
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第
1
2
4巻
第
2号 平成 2
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HUPO イニシアチブ
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HUPOヒト腎 搬 ･尿 プロテオ ー ム
イニ シアチ ブ
図2 HKUPPの研究 と HUPO イニ シアチ ブ間 の 国 際 連 携
関連 した糖 タンパ ク質の解析 が 目指 されている 2
5
)
活動 して い る 2
6
)
.現 在,腎臓 ･尿 プ ロテオ ーム解
この分野 は 日本 に多 くの研究者 がい る分野 で,日
析 法の標準化 ,解析結 果の デ- タベ ース作成 な ど
本 が主導 してい るプ ロジェク トで あ る.
の行 い,毎年 の ワー ク シ ョップ,シ ンポ ジウムな
私 た ち も糸球体 の プ ロテオ ーム解析 を開始 した
どで検 討 を行 って い る.ヒ ト腎臓 .尿 プ ロテオ -
当初 よ り HUPOWor
l
dCon
gr
es
sに参加 しなが ら,
ヒ ト腎臓病 の病 因 ･病態解析 の プ ロデオ ミクスに
ム プ ロ ジ ェ ク トの ホ - ム ペ - ジ
は国際連携 で ヒ ト腎臓 や尿 の プ ロテオ -ム解析 を
心の あ る方 は是非 ご覧 いただ き,この プ ロジェク
(
ht
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p:
//
www.
hkupp. or
g) も設 けて い るの で 関
行 う必要 が あ ると考 え,国際 的 共同研究 に参加す
トへの参加 をお願 い したい.この プ ロジェク トで
0
0
5年 に ヒ ト腎臓 ･尿 プ ロデオ
る研究者 を募 り,2
は正常の ヒ ト腎組織 及び尿 の プ ロテオームデ - 夕
-ムプロジェク ト (
Huma
nKi
dne
ya
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ne
べ - スを国際連携 で構 築 し,ウェブ上 に公開 した
Pr
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,HKUPP) チ ー ム を結 成 した .
り,尿 プ ロテオ ミタスの標準化の ガ イ ドラ インを
そ して,HUPOの プ ロジェク トとの連携 や デー タ
提供 す ることで,多 くの腎臓病研究 者の腎臓病 の
の 国 際 標 準 化 を計 るため,その活 動 を HUPO の
病 因,病態解析 研究 や尿 バ イオ マ - カバ 策索研究
プ ロ ジ ェ ク トと して認 め て も ら うこ と を HUPO
を推進 しよ うと考 えてい る 2
6
)
2
7
)
に申請 した.2
0
0
5年 に,HUPO に新 しい疾患バ イ
オ マ - 力 - イニ シ ア チ ブ (
D豆
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) が設 け られ
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ve,DBI
お わ りに
その 傘 下 に Ki
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Di
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eが入 り,私 が その代 表 とな った.2
0
0
7年
これ まで原 因 が不 明で,十 分 な病態形成機序 の
には,DBIか ら離 れ HUPO の独立 した イニ シア
解明 もな され て い なか ったため,根 本的治療法 が
チ ブ,腎臓 ･尿 プ ロテオ -ム イニ シアチ ブ と して
なか った末期慢 性 腎不 全へ と進行す る慢性 腎臓病
山本 :Hu
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HUPO)の ヒ ト腎臓 .尿プロテオームプロジェク ト
を腎臓組織 や尿 プ ロデオ -ム を網羅 的 に解析す る
ことで ブ レ イクスル ー を見 出 そ うとす るプ ロデオ
ミク スを紹 介 した.年 々増 加 す る透 析 患 者数の抑
制 の ための治療 法 の 開 発 には ヒ トの腎臓 組織 や尿
を対 象 と した膨 大 で あ るが地 道 で基礎 的 なプ ロデ
オ - ム解析 が重 要 と考 え,その現状 と国際連携 な
どを紹 介 した.この プ ロ ジェ ク トを推 進 す る こ と
は,新潟大学 が腎臓病 研 究 の研 究教 育 の 国際拠 点
と認 知 され る こ とに な る と考 え られ る.
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