JP2022118008A - 新規リン脂質およびその利用ならびにリン脂質分離測定法の開発 - Google Patents

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Noriko Ueno
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Satoshi Eguchi
純子 佐々木
Junko Sasaki
貴代 中西
Takayo Nakanishi
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Abstract

【課題】新規リン脂質であるリゾホスファチジルイノシトールリン酸塩およびその利用を提供すること。【解決手段】本発明はまた、リン脂質のリン酸基結合位置を分離して分析する方法を提供する。詳細には、本発明は、試料中のリン脂質を測定、検出または同定する方法であって、該方法はA)該試料を液体カラムクロマトグラフィー-質量分析(LC-MS)またはイオンモビリティ分離-質量分析(IMS-MS)に適用する工程;およびB)該LC-MSにおけるピークの溶出位置により該リン脂質のリン酸基の位置を特定する工程を包含する、方法を提供する。【選択図】なし

Description

本発明は、新規リン脂質およびその利用に関する。さらに、本発明は、リン脂質分離測定法に関する。より特定すると、アシル基をインタクトな状態で保持しつつホスファチジルイシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートのリン酸基の位置を特定する技術に関する。詳細には、本発明は、質量分析(MS)を必要に応じてクロマトグラフィーまたはイオンモビリティ分離(IMS)と組み合わせて用いるリン脂質分離測定法を提供する。
脂質は膜構成因子、エネルギー源、シグナル伝達分子として、生命に必須の成分である。脂質の中でも特にリン脂質は、細胞内タンパク質を細胞膜や細胞内小器官へとターゲットし、その場所で活性を制御する時空間的レギュレータとして、多様な細胞機能の調節を司る重要な分子群である。しかし、水に難溶性であることや遺伝子の支配を直接受けないことから、解析には限界があり、研究の進んでない生化学の研究分野となっている。
本発明者らはこのような未開拓の分野に、リン脂質代謝酵素やリン脂質結合ドメインの遺伝子改変マウスの作製という新しい技法を用いてチャレンジした。本発明者らの研究が世界的な先駆けとなり、細胞内リン脂質による生体機能調節機構の解明は、新たな研究分野と捉え直すことができるほどの展開をみせている。すなわち、種々の癌、アレルギー、肝脂肪化・線維化、心機能不全、神経変性、腸炎など多様な病態と個々のリン脂質の代謝酵素異常との関連を次々と見出され、新しい医薬開発にもつながる基礎研究成果として今後の発展が大きく期待される状況にある(非特許文献1)。
一方、これまでの研究では、遺伝学的手法を適用できる代謝酵素が解析対象の中心となっており、リン脂質そのものの変動についての研究はほとんど進んでいない(非特許文献1)。これは、脂質の検出、同定、定量の方法が未開発であることに起因する。遺伝子とは異なり、現在においても、生体を構成する脂質の種類、数は未確定であり、多くの未知の脂質が発見されずに眠っていると考えられる。
また、リン脂質代謝酵素の発現異常が癌やメタボリックシンドローム等の病態に関連することが知られているが、その分子メカニズムの詳細は不明である。多くの疾患に関与するホスホイノシタイド(ホスファチジルイノシトールホスフェート、ホスファチジルイノシトールリン酸(塩)などともいう)には、8クラス(ホスファチジルイノシトール、ホスファチジルイノシトール-3-一リン酸、ホスファチジルイノシトール-4-一リン酸、ホスファチジルイノシトール-5-一リン酸、ホスファチジルイノシトール-3,4-二リン酸、ホスファチジルイノシトール-3,5-二リン酸、ホスファチジルイノシトール-4,5-二リン酸、ホスファチジルイノシトール-3,4,5-三リン酸)存在する。これら脂質または代謝産物は、各々のクラスが互いに異なった役割や機能を有し得、同様にその代謝酵素や受容体などは、多様な疾患治療薬の標的として、また、疾患マーカーとしての意義をもつ可能性がある。
Sasaki T. et al., Mammalian phosphoinositide kinases and phosphatases. Prog Lipid Res.2009 Nov;48(6):307-43, doi:10.1016/j.plipres.2009.06.001 Kielkowska, A., et al. A new approach to measuring phosphoinositides in cells by mass spectrometry. Adv Biol Requl 54, 131-141 (2014).
以上に鑑み、本発明者らは、質量分析を基盤とした、新しい脂質解析方法の開発に乗り出した。質量分析法を用いるメリットは、これまで解析対象のラジオアイソトープラベルを使用しなければ分析が不可能であった生体試料(ヒト臨床検体等)を解析することが可能となる点、また、アシル基の組成を判別することができる点(よって本発明にあるリゾリン脂質を発見できる)である。生体内の存在量が微量であること、また、多価のリン酸化を受けることで特に測定が困難なホスファチジルイノシトールリン酸群(本明細書において「PIPs」とも称する)の新しい測定方法を確立した。そして、この技術を用いることで、これまでに同定することが不可能であった未知のリゾホスファチジルイノシトールリン酸群(本明細書において「LPIPs」とも称する)を発見するに至った。LPIPsは、その同定方法や検出方法も、合成法も本発明の開示まで存在していなかったため、本発明による開示がLPIPsの物質としての最初の報告である。
また、本発明の測定法は、クロマトグラフィー-質量分析法により、ホスホイノシタイドおよびリゾホスホイノシタイド(リゾホスファチジルイノシトールホスフェート、リゾホスファチジルイノシトールリン酸(塩)などともいう)をアシル基を有した状態(本明細書において「インタクトな状態」ともいう。)で、そのリン酸基の位置を特定して測定、検出、同定することができることを予想外に見出したことによって、完成させた。特に、本発明は、アシル基(脂肪酸側鎖)の情報を有したホスホイノシタイド全8クラスおよびリゾホスホイノシタイド全8クラスを液体カラムクロマトグラフィー/質量分析法(LC-MS)またはイオンモビリティ分離-質量分析(IMS-MS)で検出・同定した方法を初めて提供するものである。ここで使用されるカラムはキラルカラム、疎水性カラムなどを挙げることができるがこれらに限定されず、親水基、疎水基を分離する任意のクロマトグラフィーが利用可能であり得る。
したがって、本発明は以下を提供する。
(項目1A)
リゾホスファチジルイノシトール一リン酸、リゾホスファチジルイノシトール二リン酸またはリゾホスファチジルイノシトール三リン酸である化合物。
(項目2A)
1-アシル-リゾホスファチジルイノシトール一リン酸、2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール一リン酸、1-アシル-リゾホスファチジルイノシトール二リン酸、2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール二リン酸、1-アシル-リゾホスファチジルイノシトール三リン酸、または2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール三リン酸である項目1Aに記載の化合物。
(項目3A)
1-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-3-一リン酸、1-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-4-一リン酸、1-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-5-一リン酸、2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-3-一リン酸、2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-4-一リン酸、2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-5-一リン酸、1-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-3.4-二リン酸、1-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-3.5-二リン酸、1-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-4.5-二リン酸、2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-3,4-二リン酸、2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-3,5-二リン酸、2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-4,5-二リン酸、1-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-3,4,5-三リン酸、または2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-3,4,5-三リン酸である項目1Aまたは2Aに記載の化合物。
(項目4A)
2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール一リン酸、2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール二リン酸、1-アシル-リゾホスファチジルイノシトール三リン酸または2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール三リン酸である項目1A~3Aのいずれか1項に記載の化合物。
(項目5A)
1-ブタニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
1-ヘキサニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
1-オクタニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
1-ヘキサデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
1-9Z-ヘキサデセニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
1-ヘプタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
1-オクタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
1-9Z-オクタデセニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
1-9Z,12Z-オクタデカンジエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
1-8Z,11Z,14Z-イコサトリエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
1-5Z,8Z,11Z,14Z-イコサテトラエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
1-7Z,10Z,13Z,16Z-ドコサテトラエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
1-7Z,10Z,13Z,16Z,19Z-ドコサペンタエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
1-4Z,7Z,10Z,13Z,16Z,19Z-ドコサヘキサエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
2-ブタニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
2-ヘキサニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
2-オクタニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
2-ヘキサデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
2-9Z-ヘキサデセニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
2-ヘプタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
2-オクタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
2-9Z-オクタデセニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
2-9Z,12Z-オクタデカンジエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
2-8Z,11Z,14Z-イコサトリエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
2-5Z,8Z,11Z,14Z-イコサテトラエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
2-7Z,10Z,13Z,16Z-ドコサテトラエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
2-7Z,10Z,13Z,16Z,19Z-ドコサペンタエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
2-4Z,7Z,10Z,13Z,16Z,19Z-ドコサヘキサエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
1-ブタニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
1-ヘキサニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
1-オクタニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
1-ヘキサデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
1-9Z-ヘキサデセニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
1-ヘプタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
1-オクタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
1-9Z-オクタデセニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
1-9Z,12Z-オクタデカンジエニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
1-6Z,9Z,12Z-オクタデカンジエニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
1-8Z,11Z,14Z-イコサトリエニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
1-5Z,8Z,11Z,14Z-イコサテトラエニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
2-ブタニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
2-ヘキサニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
2-オクタニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
2-ヘキサデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
2-9Z-ヘキサデセニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
2-ヘプタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
2-オクタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
2-9Z-オクタデセニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
2-9Z,12Z-オクタデカンジエニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
2-6Z,9Z,12Z-オクタデカンジエニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
2-8Z,11Z,14Z-イコサトリエニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
2-5Z,8Z,11Z,14Z-イコサテトラエニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
1-ブタニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
1-オクタニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
1-ヘキサデカニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
1-9Z-ヘキサデセニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
1-ヘプタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
1-オクタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
1-9Z-オクタデセニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
1-5Z,8Z,11Z,14Z-イコサテトラエニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
1-4Z,7Z,10Z,13Z,16Z,19Z-ドコサヘキサエニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
2-ブタニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
2-オクタニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
2-ヘキサデカニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
2-9Z-ヘキサデセニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
2-ヘプタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
2-オクタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
2-9Z-オクタデセニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
2-5Z,8Z,11Z,14Z-イコサテトラエニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;および
2-4Z,7Z,10Z,13Z,16Z,19Z-ドコサヘキサエニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸
からなる群より選択される、
項目1A~4Aのいずれか1項に記載の化合物。
(項目6A)
疾患マーカーとして使用するための、項目1A~5Aのいずれか1項に記載の化合物を含む組成物。
(項目7A)
前記疾患マーカーが、炎症マーカーまたはがんマーカーである、項目6Aに記載の組成物。
(項目8A)
前記がんは前立腺がんを含む、項目7Aに記載の組成物。
(項目9A)
ホスファチジルイノシトール一リン酸、ホスファチジルイノシトール二リン酸またはホスファチジルイノシトール三リン酸をアルキルアミンに接触させることで脱アシル化する工程を包含する、項目1A~5Aのいずれか1項に記載の化合物の製造方法。
(項目10A)
前記アルキルアミンは、メチルアミンである、項目9Aに記載の製造方法。
(項目11A)
前記脱アシル化は、脱ジアシル化する条件より緩和な条件である、項目9Aまたは10Aに記載の製造方法。
(項目12A)
前記緩和な条件は、脱ジアシル化する条件のうち反応時間の短縮、前記アルキルアミンの濃度の低減、反応温度、またはその組み合わせで達成される、項目11Aに記載の方法。
(項目13A)
前記緩和な条件は、アルキルアミンとしてメチルアミンを用い、10分間以下の反応時間または該メチルアミンの濃度が約11%以下、反応温度が53℃以下あるいは該反応時間および該濃度および該反応温度の組み合わせである、項目11Aまたは12Aに記載の方法。
(項目14A)
(A) 1位と2位とに異なる質量のアシル基を有するホスファチジルイノシトール一リン酸、ホスファチジルイノシトール二リン酸またはホスファチジルイノシトール三リン酸を提供する工程であって、所望の質量を有するアシル基が1位または2位から選択される所望の位置に存在する、工程;
(B) 該ホスファチジルイノシトール一リン酸、ホスファチジルイノシトール二リン酸またはホスファチジルイノシトール三リン酸を、アルキルアミンに接触させることで脱アシル化する工程、および
(C) 必要に応じて、所望の質量のアシル基を有するリゾホスファチジルイノシトール一リン酸、リゾホスファチジルイノシトール二リン酸またはリゾホスファチジルイノシトール三リン酸を取り出す工程
を包含する、所望の位置に所望のアシル基を有するリゾホスファチジルイノシトール一リン酸、リゾホスファチジルイノシトール二リン酸またはリゾホスファチジルイノシトール三リン酸を製造する方法。
(項目15A)
試料を、陰イオン交換樹脂に接触させることによりリン脂質を濃縮する工程;
該酸性リン脂質中のリン酸基を保護基で保護する工程;および
質量分析法により、該リン脂質中のリゾホスファチジルイノシトールリン酸塩を検出、同定または定量する工程、
を包含する、リゾホスファチジルイノシトールリン酸塩を検出、同定または定量する方法。
(項目16A)
さらに前記リン脂質中のホスファチジルイノシトールリン酸塩も検出、同定または定量する、項目15Aに記載の方法。
(項目17A)
前記保護基はアルキル基を含む、項目15Aまたは16Aに記載の方法。
(項目18A)
前記保護基はメチル基を含む、項目15A~17Aのいずれか1項に記載の方法。
(項目19A)
前記質量分析法は三連四重極質量分析計による選択反応モニタリング法(SRM)を含む、項目15A~18Aのいずれか1項に記載の方法。
(項目20A)
さらに、液体カラムクロマトグラフィーまたはイオンモビリティ分離を用いて前記リゾホスファチジルイノシトールリン酸塩の脂肪酸側鎖および/またはリン酸基の検出、同定または定量を行う工程を包含する、項目15A~19Aのいずれか1項に記載の方法。
(項目21A)
さらにリン酸基の位置を特定する、項目15A~20Aのいずれか1項に記載の方法。
(項目22A)
前記質量分析法において、アシルグリセロールをプロダクトイオン(フラグメントイオン)として選択して前記脂肪酸側鎖および/またはリン酸基の検出、同定または定量を行う、項目15A~21Aのいずれか一項に記載の方法。
(項目23A)
項目15A~22Aのいずれか一項に記載の検出、同定または定量により、がんの診断を行う方法。
(項目24A)
試料中のホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートを測定、検出または同定する方法であって、該方法は
A)該試料を質量分析(MS)に適用する工程;および
B)該MSにおけるピークの溶出位置により該ホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートのリン酸基の位置を特定する工程
を包含する、方法。
(項目25A)
前記A)工程において、前記試料をさらにクロマトグラフィーに適用することを包含する、項目24Aに記載の方法。
(項目26A)
前記質量分析が液体カラムクロマトグラフィー-質量分析(LC-MS)であり、
前記特定する工程B)が、該LC-MSにおけるピークの溶出位置により該ホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートのリン酸基の位置を特定する工程である、項目24Aまたは25Aに記載の方法。
(項目27A)
前記特定する工程において前記ホスファチジルイノシトールホスフェートに含まれるアシル基の分子量の合計も特定される、項目24A~26Aのいずれか1項に記載の方法。
(項目28A)
前記特定する工程において前記ホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートに含まれるアシル基の種類も特定される、項目24A~27Aのいずれか1項に記載の方法。
(項目29A)
同一のランにおいて前記ホスファチジルイノシトールホスフェートおよびリゾホスファチジルイノシトールホスフェートのリン酸基の位置を特定する、項目24A~28Aのいずれか1項に記載の方法。
(項目30A)
前記測定、検出または同定は、ホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートを他のイノシトール含有リン脂質から区別して行うことを特徴とする、項目24A~29Aのいずれか1項に記載の方法。
(項目31A)
前記試料は、ホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートの分解がなされない条件で調製されたものである、項目24A~30Aのいずれか1項に記載の方法。
(項目32A)
前記条件は脱アシル化処理を行わないことを含む、項目31Aに記載の方法。
(項目33A)
前記液体カラムクロマトグラフィーは、キラルカラム、逆相カラム、親水基および疎水基を分離するカラムクロマトグラフィーからなる群より選択される、項目26A~32Aのいずれか1項に記載の方法。
(項目34A)
前記液体カラムクロマトグラフィーは、イオンモビリティ分離と組み合わせられる、項目24A~33Aのいずれか1項に記載の方法。
(項目35A)
前記ホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートを定量する工程をさらに包含する、項目24A~34Aのいずれか1項に記載の方法。
(項目36A)
前記試料はインタクトな試料である、項目24A~35Aのいずれか1項に記載の方法。
(項目37A)
前記特定は試料を標識せずに行われる、項目24A~36Aのいずれか1項に記載の方法。
(項目38A)
前記質量分析がイオンモビリティ分離-質量分析(IMS-MS)であり、
前記特定する工程B)が、該IMS-MSにおけるピークの溶出位置により該ホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートのリン酸基の位置を特定する工程である、
項目24A~37Aのいずれか1項に記載の方法。
(項目39A)
項目25A~33A、35A~37Aのいずれかまたは複数の特徴を備える項目38Aに記載の方法。
(項目40A)
試料中のホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートのアシル基およびリン酸基の位置を測定、検出または同定する装置であって、質量分析(MS)と、ホスファチジルイノシトールホスフェートの分解がなされない条件で該MSに該試料を適用する適用部とを含む装置。
(項目41A)
さらにクロマトグラフィー用の装置を含む項目40Aに記載の装置。
(項目42A)
前記質量分析が液体カラムクロマトグラフィー-質量分析(LC-MS)であり、前記適用部がホスファチジルイノシトールホスフェートの分解がなされない条件で該LC-MSに該試料を適用する適用部である、項目40Aまたは41Aに記載の装置。
(項目43A)
前記液体カラムクロマトグラフィーは、キラルカラム、逆相カラムなど親水基、疎水基を分離するすべてのカラムクロマトグラフィーからなる群より選択される、項目42Aに記載の装置。
(項目44A)
前記ホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートを検知または定量する手段をさらに含む、項目40A~43Aのいずれか1項に記載の装置。
(項目45A)
前記質量分析がイオンモビリティ分離-質量分析(IMS-MS)であり、前記適用部がホスファチジルイノシトールホスフェートの分解がなされない条件で該IMS-MSに該試料を適用する適用部である、項目40A~44Aのいずれか1項に記載の装置。
(項目46A)
試料中のホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートを、アシル基を保持しつつ、リン酸基の位置に応じて分離または精製する方法であって、該方法は
A)該試料を液体カラムクロマトグラフィー-質量分析(LC-MS)またはイオンモビリティ分離-質量分析(IMS-MS)に適用する工程;および
B)該LC-MSまたはIMS-MSにおけるLCまたはIMSの溶出物から、ピークの溶出位置により特定された目的の位置にリン酸基を有するホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートを収集する工程を包含する、方法。
(項目47A)
ホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートのリン酸基の位置について2以上存在する混合物から、該混合物に含まれるホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートのリン酸基の位置の種類の数より少ない種類の位置にリン酸基を有するホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートを含む試料を生産する方法であって、
A)該試料を液体カラムクロマトグラフィー-質量分析(LC-MS)またはイオンモビリティ分離-質量分析(IMS-MS)に適用する工程;および
B)該LC-MSまたはIMS-MSにおけるLCまたはIMSの溶出物から、ピークの溶出位置により特定された目的の位置にリン酸基を有するホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートを含む画分を収集する工程
を包含する、方法。
(項目48A)
前記混合物に含まれるホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートのリン酸基の位置の種類の数より少ない種類は一種類である、項目47Aに記載の方法。
さらに、本発明は以下を提供する。
(1B)試料中のホスファチジルイノシトールホスフェートを測定、検出または同定する方法であって、該方法は
A)該試料を液体カラムクロマトグラフィー-質量分析(LC-MS)に適用する工程;および
B)該LC-MSにおけるピークの溶出位置により該ホスファチジルイノシトールホスフェートのリン酸基の位置を特定する工程
を包含する、方法。
(2B)前記特定する工程において前記ホスファチジルイノシトールホスフェートに含まれるアシル基の有無も特定される、項目1Bに記載の方法。
(3B)前記特定する工程において前記ホスファチジルイノシトールホスフェートに含まれるアシル基の分子量の合計も特定される、項目1Bまたは2Bに記載の方法。
(4B)前記特定する工程において前記ホスファチジルイノシトールホスフェートに含まれるアシル基の種類も特定される、項目1B~3Bのいずれか1項に記載の方法。
(5B)前記測定、検出または同定は、ホスファチジルイノシトールホスフェートを他のイノシトール含有リン脂質から区別して行うことを特徴とする、項目1B~4Bのいずれか1項に記載の方法。
(6B)前記試料は、ホスファチジルイノシトールホスフェートの分解がなされない条件で調製されたものである、項目1B~5Bのいずれか1項に記載の方法。
(7B)前記条件は脱アシル化処理を行わないことを含む、項目6Bに記載の方法。
(8B)前記液体カラムクロマトグラフィーは、キラルカラム、逆相カラム、親水基および疎水基を分離するカラムクロマトグラフィーからなる群より選択される、項目1B~7Bのいずれか1項に記載の方法。
(9B)前記液体カラムクロマトグラフィーは、イオンモビリティ分離と組み合わせられる、項目1B~8Bのいずれか1項に記載の方法。
(10B)前記ホスファチジルイノシトールホスフェートを定量する工程をさらに包含する、項目1B~9Bのいずれか1項に記載の方法。
(11B)前記試料はインタクトな試料である、項目1B~10Bのいずれか1項に記載の方法。
(12B)前記特定は試料を標識せずに行われる、項目1B~11Bのいずれか1項に記載の方
法。
(13B)試料中のホスファチジルイノシトールホスフェートを測定、検出または同定する方法であって、該方法は
A)該試料をイオンモビリティ分離-質量分析(IMS-MS)に適用する工程;およびB)該IMS-MSにおけるピークの溶出位置により該ホスファチジルイノシトールホスフェートのリン酸基の位置を特定する工程
を包含する、方法。
(14B)項目2B~8B、10B~12Bのいずれかまたは複数の特徴を備える項目13Bに記載の方法。
(15B)試料中のホスファチジルイノシトールホスフェートのアシル基およびリン酸基の位置を測定、検出または同定する装置であって、液体カラムクロマトグラフィー-質量分析(LC-MS)と、ホスファチジルイノシトールホスフェートの分解がなされない条件で該LC-MSに該試料を適用する適用部とを含む装置。
(16B)前記液体カラムクロマトグラフィーは、キラルカラム、逆相カラムなど親水基、疎水基を分離するすべてのカラムクロマトグラフィーからなる群より選択される、項目15Bに記載の装置。
(17B)前記ホスファチジルイノシトールホスフェートを検知または定量する手段をさらに含む、項目15Bまたは16Bに記載の装置。
(17B2)項目2B~12Bのいずれかまたは複数の特徴を備える項目15B~17Bのいずれか1項に記載の装置。
(18B)試料中のホスファチジルイノシトールホスフェートのアシル基およびリン酸基の位置を測定、検出または同定する装置であって、イオンモビリティ分離-質量分析(IMS-MS)と、ホスファチジルイノシトールホスフェートの分解がなされない条件で該IMS-MSに該試料を適用する適用部とを含む装置。
(18B2)項目2B~12Bのいずれかまたは複数の特徴を備える項目18Bに記載の装置。
(19B)試料中のホスファチジルイノシトールホスフェートを、アシル基を保持しつつ、リン酸基の位置に応じて分離または精製する方法であって、該方法は
A)該試料を液体カラムクロマトグラフィー-質量分析(LC-MS)またはイオンモビリティ分離-質量分析(IMS-MS)に適用する工程;および
B)該LC-MSまたはIMS-MSの溶出物から、ピークの溶出位置により特定された目的の位置にリン酸基を有するホスファチジルイノシトールホスフェートを収集する工程を包含する、方法。
(19B2)項目2B~12Bのいずれかまたは複数の特徴を備える項目19Bに記載の方法。
(20B)ホスファチジルイノシトールホスフェートのリン酸基の位置について2以上存在する混合物から、該混合物に含まれるホスファチジルイノシトールホスフェートのリン酸基の位置の種類の数より少ない種類の位置にリン酸基を有するホスファチジルイノシトールホスフェートを含む試料を生産する方法であって、
A)該試料を液体カラムクロマトグラフィー-質量分析(LC-MS)またはイオンモビリティ分離-質量分析(IMS-MS)に適用する工程;および
B)該LC-MSまたはIMS-MSの溶出物から、ピークの溶出位置により特定された目的の位置にリン酸基を有するホスファチジルイノシトールホスフェートを含む画分を収集する工程
を包含する、方法。
(21B)前記混合物に含まれるホスファチジルイノシトールホスフェートのリン酸基の位置の種類の数より少ない種類は一種類である、項目20Bに記載の方法。
(21B2)項目2B~12Bのいずれかまたは複数の特徴を備える項目20Bまたは21Bに記載の方法。
これまでの分析方法はリン酸化の位置異性体を分離することができず3つのアイソマーの総和で測定していたが、質量分析法(MS)を必要に応じてクロマトグラフィーまたはイオンモビリティ分離(IMS)と組み合わせて用いることでアイソマーを分離して測定できる方法を開発した。1つの実施形態では、本発明は、キラルカラムを用いることで8種類のPIPsおよびLPIPsアイソマーをインタクトな状態で分離して測定できる分析法に関する。例示的な分析にはtriple quadrapole mass spectrometerによるMRM/SRMが用いられる。Q1はインタクトなプレカーサーイオンを設定し、Q3にはイノシトールホスフェートが脱離したDAGもしくはMAGをプロダクトイオンとして設定される。
本発明はまた、以下を提供する。
(1C)リゾホスファチジルイノシトール一リン酸、リゾホスファチジルイノシトール二リン酸またはリゾホスファチジルイノシトール三リン酸である化合物。
(2C)1-アシル-リゾホスファチジルイノシトール一リン酸、2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール一リン酸、1-アシル-リゾホスファチジルイノシトール二リン酸、2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール二リン酸、1-アシル-リゾホスファチジルイノシトール三リン酸、または2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール三リン酸である項目1Cに記載の化合物。
(3C)1-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-3-一リン酸、1-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-4-一リン酸、1-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-5-一リン酸、2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-3-一リン酸、2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-4-一リン酸、2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-5-一リン酸、1-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-3.4-二リン酸、1-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-3.5-二リン酸、1-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-4.5-二リン酸、2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-3,4-二リン酸、2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-3,5-二リン酸、2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-4,5-二リン酸、1-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-3,4,5-三リン酸、または2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-3,4,5-三リン酸である項目1Cまたは2Cに記載の化合物。
(4C)2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール一リン酸、2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール二リン酸、1-アシル-リゾホスファチジルイノシトール三リン酸または2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール三リン酸である項目1C~3Cのいずれか一項に記載の化合物。
(5C)1-ブタニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
1-ヘキサニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
1-オクタニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
1-ヘキサデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
1-9Z-ヘキサデセニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
1-ヘプタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
1-オクタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
1-9Z-オクタデセニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
1-9Z,12Z-オクタデカンジエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
1-8Z,11Z,14Z-イコサトリエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
1-5Z,8Z,11Z,14Z-イコサテトラエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
1-7Z,10Z,13Z,16Z-ドコサテトラエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
1-7Z,10Z,13Z,16Z,19Z-ドコサペンタエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
1-4Z,7Z,10Z,13Z,16Z,19Z-ドコサヘキサエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
2-ブタニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
2-ヘキサニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
2-オクタニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
2-ヘキサデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
2-9Z-ヘキサデセニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
2-ヘプタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
2-オクタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
2-9Z-オクタデセニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
2-9Z,12Z-オクタデカンジエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
2-8Z,11Z,14Z-イコサトリエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
2-5Z,8Z,11Z,14Z-イコサテトラエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
2-7Z,10Z,13Z,16Z-ドコサテトラエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
2-7Z,10Z,13Z,16Z,19Z-ドコサペンタエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
2-4Z,7Z,10Z,13Z,16Z,19Z-ドコサヘキサエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
1-ブタニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
1-ヘキサニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
1-オクタニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
1-ヘキサデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
1-9Z-ヘキサデセニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
1-ヘプタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
1-オクタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
1-9Z-オクタデセニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
1-9Z,12Z-オクタデカンジエニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
1-6Z,9Z,12Z-オクタデカンジエニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
1-8Z,11Z,14Z-イコサトリエニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
1-5Z,8Z,11Z,14Z-イコサテトラエニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
2-ブタニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
2-ヘキサニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
2-オクタニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
2-ヘキサデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
2-9Z-ヘキサデセニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
2-ヘプタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
2-オクタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
2-9Z-オクタデセニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
2-9Z,12Z-オクタデカンジエニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
2-6Z,9Z,12Z-オクタデカンジエニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
2-8Z,11Z,14Z-イコサトリエニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
2-5Z,8Z,11Z,14Z-イコサテトラエニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
1-ブタニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
1-オクタニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
1-ヘキサデカニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
1-9Z-ヘキサデセニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
1-ヘプタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
1-オクタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
1-9Z-オクタデセニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
1-5Z,8Z,11Z,14Z-イコサテトラエニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
1-4Z,7Z,10Z,13Z,16Z,19Z-ドコサヘキサエニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
2-ブタニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
2-オクタニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
2-ヘキサデカニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
2-9Z-ヘキサデセニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
2-ヘプタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
2-オクタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
2-9Z-オクタデセニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
2-5Z,8Z,11Z,14Z-イコサテトラエニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;および
2-4Z,7Z,10Z,13Z,16Z,19Z-ドコサヘキサエニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸
からなる群より選択される、
項目1C~4Cのいずれか一項に記載の化合物。
(6C)がんマーカーとして使用するための、項目1C~5Cのいずれか1項に記載の化合物を含む組成物。
(7C)前記がんは前立腺がんを含む、項目6Cに記載の組成物。
(8C)ホスファチジルイノシトール一リン酸、ホスファチジルイノシトール二リン酸またはホスファチジルイノシトール三リン酸をアルキルアミンに接触させることで脱アシル化する工程を包含する、項目1C~5Cのいずれか一項に記載の化合物または項目6Cまたは7Cに記載の組成物の製造方法。
(9C)前記アルキルアミンは、メチルアミンである、項目8Cに記載の製造方法。
(10C) 前記脱アシル化は、脱ジアシル化する条件より緩和な条件である、項目8Cまたは9Cに記載の製造方法。
(11C)前記緩和な条件は、脱ジアシル化する条件のうち反応時間の短縮、前記アルキルアミンの濃度の低減、反応温度、またはその組み合わせで達成される、項目10Cに記載の方法。
(12C)前記緩和な条件は、アルキルアミンとしてメチルアミンを用い、10分間以下の反応時間または該メチルアミンの濃度が約11%以下、反応温度が53℃以下あるいは該反応時間および該濃度および該反応温度の組み合わせである、項目10Cまたは11Cに記載の方法。
(13C)(A)1位と2位とに異なる質量のアシル基を有するホスファチジルイノシトール一リン酸、ホスファチジルイノシトール二リン酸またはホスファチジルイノシトール三リン酸を提供する工程であって、所望の質量を有するアシル基が1位または2位から選択される所望の位置に存在する、工程;(B)該ホスファチジルイノシトール一リン酸、ホスファチジルイノシトール二リン酸またはホスファチジルイノシトール三リン酸を、アルキルアミンに接触させることで脱アシル化する工程、および(C)必要に応じて、所望の質量のアシル基を有するリゾホスファチジルイノシトール一リン酸、リゾホスファチジルイノシトール二リン酸またはリゾホスファチジルイノシトール三リン酸を取り出す工程を包含する、所望の位置に所望のアシル基を有するリゾホスファチジルイノシトール一リン酸、リゾホスファチジルイノシトール二リン酸またはリゾホスファチジルイノシトール三リン酸を製造する方法。
(14C)(A)試料を、陰イオン交樹脂に接触させることによりリン脂質を濃縮する工程;(B)該酸性リン脂質中のリン酸基を保護基で保護する工程;および(C)質量分析法により、該リン脂質中にリゾホスファチジルイノシトールリン酸塩を検出、同定または定量する工程、を包含する、リゾホスファチジルイノシトールリン酸塩を検出、同定または定量する方法。
(15C)前記保護基はアルキル基を含む、項目14Cに記載の方法。
(16C)前記保護基はメチル基を含む、項目14Cまたは15Cに記載の方法。
(17C)前記質量分析法は三連四重極質量分析計による選択反応モニタリング法(SRM)を含む、項目14C~16Cのいずれか一項に記載の方法。
(18C)さらに、逆相カラムクロマトグラフィーを用いて前記リゾホスファチジルイノシトールリン酸塩の脂肪酸側鎖および/またはリン酸基の検出、同定または定量を行う工程を包含する、項目14C~17Cのいずれか一項に記載の方法。
(19C)前記逆相カラムクロマトグラフィーにおいて、ジアシルグリセロールをプロダクトイオン(フラグメントイオン)として選択して前記脂肪酸側鎖および/またはリン酸基の検出、同定または定量を行う、項目18Cに記載の方法。
(20C)項目14C~19Cのいずれか一項に記載の検出、同定または定量により、がんの診断を行う方法。
本発明において、上記の1つまたは複数の特徴は、明示された組み合わせに加え、さらに組み合わせて提供され得ることが意図される。本発明のなおさらなる実施形態および利点は、必要に応じて以下の詳細な説明を読んで理解すれば、当業者に認識される。
本発明は、新しい脂質を提供することで、これらの脂質の生命機能を解明し、医療応用を図ることができる。また、新しい創薬標的を提示することができる。また、本発明は、新しい測定法を提供することによって、新たな診断、検出法を提供することができる。
また、本発明を用いると、インタクトの状態で、ホスホイノシタイドおよび/またはリゾホスホイノシタイドを、リン酸基の位置で分離して、測定、検出または同定することができることから、生体内の詳細な分析を行うことができる。このような情報は生体の情報、薬理情報、医薬品の開発、治療、診断等において有用である。
図1Aは、「三連四重極質量分析計でのSRMによる測定および検出方法」の原理を説明する模式図である。 図1Bは、本発明の化合物の合成の条件検討のための実験結果を示す。従来の脱アシル化反応条件では生成されず、反応時間の短縮(上段)やメチルアミン濃度の低下(下段)によってLPIP1が得られることを示す例である。縦軸は反応生成物の収率(%)を示し、横軸は時間(分)を示す。 図1Cは反応温度の検討結果を示す。原料として17:0/20:4 PI4Pを用いた。生成物は17:0 LPIP1と20:4 LPIP1である。縦軸はLPIP1生成物の収率(%)を示す。 図2Aから2Gは、リン酸化パターンが異なる7種類のLPIPsを、図1に示す緩和な条件での脱アシル化反応により合成できることを示すものである。いずれの場合においても、アシル基が異なるLPIPsを合成することができることを、17:0、20:4をもつLPIPsの生成により例示している。図2Aは本発明の化合物の合成品の同定データを示す。原料:17:0/20:4 PI3P、目的生成物:17:0 LPI3P(上):ms1=754.390、ms2=327.290;20:4 LPI3P(下):ms1=788.370、ms2=361.270。縦軸は相対的存在量を示し、横軸は時間(分)を示す。 図2Bは本発明の化合物の合成品の同定データを示す。原料:17:0/20:4 PI4P、目的生成物:17:0 LPI4P(上):ms1=754.390、ms2=327.290;20:4 LPI4P(下):ms1=788.370、ms2=361.270。縦軸は相対的存在量を示し、横軸は時間(分)を示す。 図2Cは本発明の化合物の合成品の同定データを示す。原料:17:0/20:4 PI5P、目的生成物:17:0 LPI5P(上):ms1=754.390、ms2=327.290;20:4 LPI5P(下):ms1=788.370、ms2=361.270。縦軸は相対的存在量を示し、横軸は時間(分)を示す。 図2Dは本発明の化合物の合成品の同定データを示す。原料:17:0/20:4 PI(3,4)P2、目的生成物:17:0 LPI(3,4)P2(上):ms1=862.390、ms2=327.290;20:4 LPI(3,4)P2(下):ms1=896.370、ms2=361.270。縦軸は相対的存在量を示し、横軸は時間(分)を示す。 図2Eは本発明の化合物の合成品の同定データを示す。原料:17:0/20:4 PI(3,5)P2、目的生成物:17:0 LPI(3,5)P2(上):ms1=862.390、ms2=327.290;20:4 LPI(3,5)P2(下):ms1=896.370,ms2=361.270。縦軸は相対的存在量を示し、横軸は時間(分)を示す。 図2Fは本発明の化合物の合成品の同定データを示す。原料:17:0/20:4 PI(4,5)P2、目的生成物:L17:0 PI(4,5)P2(上):ms1=862.390、ms2=327.290;20:4 LPI(4,5)P2(下):ms1=896.370、ms2=361.270。縦軸は相対的存在量を示し、横軸は時間(分)を示す。 図2Gは本発明の化合物の合成品の同定データを示す。原料:17:0/20:4 PI(3,4,5)P3、目的生成物:17:0 LPI(3,4,5)P3(上):ms1=970.390、ms2=327.290;20:4 LPI(3,4,5)P3(下):ms1=1004.370、ms2=361.270。縦軸は相対的存在量を示し、横軸は時間(分)を示す。 図3A~3Fにおいて、Thermo Fisher ScientificTM Q ExactiveTM plus(ハイブリッド四重極-オービトラップ質量分析計)を用いて精密質量を測定することで、本発明の構造の同定(LPIP1、LPIP2、およびLPIP3の構造確認)を行った結果を示す。図3Aは、37:4 PI(4)P(sn-1 17:0、sn-2 20:4 PI(4)P)の緩和な脱アシル化反応(図1参照)によって生ずる二種のLPI(4)Pについて、LPI(4)PならびにLPI(4)Pに由来するフラグメントの精密質量分析を行った結果を示す。縦軸は相対的存在量を示し、横軸は時間(分)を示す。 図3Bは、37:4 PI(4)P、脱アシル化反応後の生成物とそのフラグメントの構造式を示す。 図3Cは、37:4 PI(4,5)P2(sn-1 17:0、sn-2 20:4 PI(4,5)P2)の緩和な脱アシル化反応によって生ずる二種のLPI(4,5)P2について、LPI(4,5)P2ならびにLPI(4,5)P2に由来するフラグメントの精密質量分析を行った結果を示す。縦軸は相対的存在量を示し、横軸は時間(分)を示す。 図3Dは、37:4 PI(4,5)P2、脱アシル化反応後の生成物とそのフラグメントの構造式を示す 図3Eは、37:4 PI(3,4,5)P3(sn-1 17:0、sn-2 20:4 PI(3,4,5)P3)の緩和な脱アシル化反応によって生ずる二種のLPI(3,4,5)P3について、LPI(3,4,5)P3ならびにLPI(3,4,5)P3に由来するフラグメントの精密質量分析を行った結果を示す。縦軸は相対的存在量を示し、横軸は時間(分)を示す。 図3Fは、37:4 PI(3,4,5)P3、脱アシル化反応後の生成物とそのフラグメントの構造式を示す。 図4Aは、イノシトールリン脂質のスピン系の概要を表す。実線で囲った箇所は連続したJカップリングで連結しているH核の集団を示し、破線で囲った箇所はH核と31P核がJカップリングしている箇所を示す。 図4Bは、Brain PI4P(Avanti Polar Lipids、アラバマ、米国)のNMRスペクトルから観察された化学構造を示す。1-ステアロイル-2-アラキドニル-sn-グリセロ-3-ホスホ-(1’-ミオ-イノシトール-4’-モノホスフェート)の構造式およびH-1D、TOCSYスペクトルのシグナルから観察された化学構造を示す。脂肪酸、グリセロールおよびイノシトールのシグナルが一通り観測された。C1のCHは磁気的非等価であった。アラキドン酸のaCH、bCHおよびgCHは分離して観測された。 図4Cは、実施例1の試料1(16:0 LPI4P)のH-1D、TOCSY スペクトルから観察された化学構造を示す。16:0 LPI4Pの構造式およびH-1D、TOCSYスペクトルから観察された化学構造を示す。脂肪酸、グリセロール骨格のC1およびC3のシグナルが観測された。4ppm前後の領域に、イノシトール環と考えられるシグナルが、弱く観測された。多価不飽和脂肪酸のシグナルは観測されなかった。 図4Dは、実施例1の試料2(17:0 LPI(4,5)P2)のH-1D、TOCSYスペクトルから観察された化学構造を示す。17:0 LPI(4,5)P2の構造式およびH-1D、TOCSYスペクトルのシグナルから観察された化学構造を示す。脂肪酸、グリセロール骨格のC1およびC3のシグナルが観測された。C1、C3、aCH(およびbCH)のマイナーシグナルが観測された。4ppm前後の領域に、イノシトール環と考えられるシグナルが、弱く観測された。 図4Eは、実施例1の試料3(18:0 LPI(4,5)P2)のH-1D、TOCSYスペクトルから観察された化学構造を示す。18:0 LPI(4,5)P2の構造式およびH-1D、TOCSYスペクトルのシグナルから観察された化学構造を示す。脂肪酸、グリセロール骨格のC1およびC3のシグナルが観測された。C1、C3、aCH(およびbCH)のマイナーシグナルが観測され、これは、試料1および2よりも弱かった。4ppm前後の領域に、イノシトール環と考えられるシグナルが、弱く観測された。 図4Fは、実施例1の試料5(17:0/20:4 PI(4,5)P2)のH-1D、TOCSYスペクトルから観察された化学構造を示す。17:0/20:4 PI(4,5)P2の構造式およびH-1D、TOCSYスペクトルのシグナルから観察された化学構造を示す。脂肪酸、グリセロール骨格のC1、C2、C3のシグナルが観測された。アラキドン酸のaCH、bCH、gCHが、分離して観測された。多価不飽和脂肪酸(-CH=CH-CH-CH=CH-、-CH=CH-)のシグナルはほとんど観測されなかった。 図5A~5Dにおいて、本発明の化合物について、生物試料(培養癌細胞株)における存在に関するデータを示す。図5AはHEK293T細胞にLPIPsが存在することを示す。縦軸はホスファチジルセリン(PS)1nmolに対する化合物の存在量(pmol)を表し、横軸は、分子種を表す。 図5BはJurkat細胞にLPIPsが存在することを示す。縦軸はホスファチジルセリン(PS)1nmolに対する化合物の存在量(pmol)を表し、横軸は、分子種を表す。 図5CはHEK293T細胞に存在するLPIP3とそのフラグメントの精密質量測定結果を示す。縦軸は相対的存在量を示し、横軸はm/z(質量/電荷数)を示す。 図5DはHEK293T細胞に存在するLPIP3とそのフラグメントの溶出時間の一致を示す。縦軸は相対的存在量を示し、横軸は時間(分)を示す。 図6A~6Dにおいて、本発明の化合物について、生物試料(マウス、ヒト)における存在に関するデータを示す。図6Aはマウス心臓、大腸、肝臓、脳(全脳)、脾臓にLPIPsが存在することを示す。縦軸はホスファチジルセリン(PS)1nmolに対する化合物の存在量(pmol)を表し、横軸は細胞の種類を表す。 図6Bはマウス血清にLPIPsが存在することを示す。縦軸は血清1μLに対する化合物の存在量(fmol)を表し、横軸は、分子種を表す。 図6Cはマウス血漿にLPIPsが存在することを示す。縦軸は血漿1μLに対する化合物の存在量(fmol)を表し、横軸は、分子種を表す。 図6Dはヒト血清にLPIPsが存在することを示す。縦軸は血清1μLに対する化合物の存在量(fmol)を表し、横軸は、分子種を表す。 図7Aは上段にマウス前立腺重量(縦軸は、重量(mg)を示し、横軸は、組織の種類を表す。)、下段に前立腺HE染色像を示しており、Ptenを欠損するマウスが前立腺癌を発症することを示す。 図7Bは、前立腺癌の発症に伴い、前立腺におけるLPIPsレベルが上昇することを示す。縦軸はホスファチジルセリン(PS)1nmolに対するLPIPsレベル(A.U.(arbitrary unit))を表し、横軸のCtrlは、正常マウスを指し、PTEN KOは、がん抑制遺伝子Ptenを前立腺特異的に欠損するマウスを指す。 図8は、起炎性物質である補体成分5aによる刺激に伴い、骨髄球でLPIP3が生成されることを示す。縦軸は、10個の細胞に対するLPIP3の存在量(pmol)を示し、横軸の「-」は、補体成分5aによる刺激がされていないことを指し、「+」は、補体成分5aによる刺激がされていることを指す。 図9Aおよび図9Bは、キラルカラムによる17:0/20:4ホスホイノシタイドの分離を示す図である。各グラフは表示されるリン酸基のホスホイノシタイド試料を質量分析計で測定した場合のクロマトグラムであり、横軸は保持時間(分)を表し、縦軸はピークトップのシグナル強度(cps)を100%としたときの相対的なシグナル強度を表す。図9Aの左欄はPI、中央の欄は、上から、PI(3)P、PI(4)PおよびPI(5)Pをそれぞれ示し、右欄はそれらの混合物(PIP1mix)を示す。右から2番目の欄は、PI(3,5)P,PI(3,4)P2PI(4,5)P2およびそれらの混合物をそれぞれ示す。図9Bの左欄は、上からPI(3,5)P2、PI(3,4)P2およびPI(4,5)P2をそれぞれ示し、中央はそれらの混合物(PIP2mix)を示し、右欄はPI(3,4,5)P3を示す。 図9Aおよび図9Bは、キラルカラムによる17:0/20:4ホスホイノシタイドの分離を示す図である。各グラフは表示されるリン酸基のホスホイノシタイド試料を質量分析計で測定した場合のクロマトグラムであり、横軸は保持時間(分)を表し、縦軸はピークトップのシグナル強度(cps)を100%としたときの相対的なシグナル強度を表す。図9Aの左欄はPI、中央の欄は、上から、PI(3)P、PI(4)PおよびPI(5)Pをそれぞれ示し、右欄はそれらの混合物(PIP1mix)を示す。右から2番目の欄は、PI(3,5)P,PI(3,4)P2PI(4,5)P2およびそれらの混合物をそれぞれ示す。図9Bの左欄は、上からPI(3,5)P2、PI(3,4)P2およびPI(4,5)P2をそれぞれ示し、中央はそれらの混合物(PIP2mix)を示し、右欄はPI(3,4,5)P3を示す。 図10は、7種類の量(0.02、0.05、0.1、0.2、5、10、50pmol)の表示されるリン酸基の17:0/20:4ホスホイノシタイドを、質量分析計で測定したとき(各注入量で4回繰り返し測定)のシグナル強度(ピーク面積)から作成した検量線を示す。4回繰り返し測定の平均を黒点で表し、標準偏差をエラーバーで表す。上段は左からPI、PI(3)P、PI(4)Pを示し、中段は左からPI(5)P,PI(3,5)P,PI(3,4)P2を示し、下段は左より、PI(4,5)P2,PI(3,4,5),P3を示す。 図11は、表示されるリン酸基の17:0/20:4ホスホイノシタイド10pmolを質量分析計で50回繰り返し測定したときのシグナル強度(cps)の変動を示す。縦軸はシグナル強度(cps)を、横軸は注入回数を表す。10回目の注入において、PI(3)Pは1番目に強いシグナル強度を与え、PI(4)Pは2番目に強いシグナル強度を与え、PI(5)Pは3番目に強いシグナル強度を与え、PI(3、4)P2は4番目に強いシグナル強度を与え、PI(3、5)P2は5番目に強いシグナル強度を与え、PIは6番目に強いシグナル強度を与え、PI(4,5)P2は7番目に強いシグナル強度を与え、PI(3,4,5)P3は最も弱いシグナル強度を与えた。 図12は、イオンモビリティによる17:0/20:4各ホスホイノシタイド(PI(3,4)P2、PI(3,5)P2、PI(4,5)P2)の分離を示す。横軸は補償電圧(COV、V)を表し、縦軸はシグナル強度(cps)を表す。それぞれのホスホイノシタイドの測定結果を重ね合わせて示している。 図13は、細胞をH処理した場合の細胞のホスホイノシタイド組成の変化を、キラルカラムと質量分析計とを組み合わせて測定した結果として示す。各グラフにおいて、横軸は保持時間を表し、縦軸はピークトップのシグナル強度(cps)を100%としたときの相対的なシグナル強度を表す。グラフは、上段から、H処理0分時点、2分時点、5分時点、15分時点の結果を表し、左から、PI、PIP、PIP2およびPIP3に相当する質量についての結果を表す。 図14A~Dは、細胞をH処理した場合の細胞のそれぞれのジアシルグリセロールごとのホスホイノシタイド組成の変化および各ホスホイノシタイド総量を、キラルカラム-質量分析計の測定結果から計算した定量値として示す。左欄のグラフにおいて、横軸はホスホイノシタイド中のジアシルグリセロールの種類を表し、縦軸は4回測定の平均として算出された細胞10個に含まれる各ホスホイノシタイドの量(pmol)を標準偏差とともに表す。各ジアシルグリセロールの種類について、左からH処理0分時点、2分時点、5分時点、15分時点の結果を表す。右欄のグラフにおいて、縦軸は4回測定の平均として算出された細胞10個に含まれる同じリン酸置換を有するホスホイノシタイドの合計量(pmol)を標準偏差とともに表し、横軸は左からH処理0分時点、2分時点、5分時点、15分時点の結果を表す。4回繰り返し測定の結果であり、繰り返し測定の平均を、標準偏差(エラーバー)とともに示す。一元配置分散分析、Tukeyの多重比較検定を用いて統計処理した場合に、***はp<0.001であることを、**はp<0.01であることを、はp<0.05であることをそれぞれ表す。 図14A~Dは、細胞をH処理した場合の細胞のそれぞれのジアシルグリセロールごとのホスホイノシタイド組成の変化および各ホスホイノシタイド総量を、キラルカラム-質量分析計の測定結果から計算した定量値として示す。左欄のグラフにおいて、横軸はホスホイノシタイド中のジアシルグリセロールの種類を表し、縦軸は4回測定の平均として算出された細胞10個に含まれる各ホスホイノシタイドの量(pmol)を標準偏差とともに表す。各ジアシルグリセロールの種類について、左からH処理0分時点、2分時点、5分時点、15分時点の結果を表す。右欄のグラフにおいて、縦軸は4回測定の平均として算出された細胞10個に含まれる同じリン酸置換を有するホスホイノシタイドの合計量(pmol)を標準偏差とともに表し、横軸は左からH処理0分時点、2分時点、5分時点、15分時点の結果を表す。4回繰り返し測定の結果であり、繰り返し測定の平均を、標準偏差(エラーバー)とともに示す。一元配置分散分析、Tukeyの多重比較検定を用いて統計処理した場合に、***はp<0.001であることを、**はp<0.01であることを、はp<0.05であることをそれぞれ表す。 図14A~Dは、細胞をH処理した場合の細胞のそれぞれのジアシルグリセロールごとのホスホイノシタイド組成の変化および各ホスホイノシタイド総量を、キラルカラム-質量分析計の測定結果から計算した定量値として示す。左欄のグラフにおいて、横軸はホスホイノシタイド中のジアシルグリセロールの種類を表し、縦軸は4回測定の平均として算出された細胞10個に含まれる各ホスホイノシタイドの量(pmol)を標準偏差とともに表す。各ジアシルグリセロールの種類について、左からH処理0分時点、2分時点、5分時点、15分時点の結果を表す。右欄のグラフにおいて、縦軸は4回測定の平均として算出された細胞10個に含まれる同じリン酸置換を有するホスホイノシタイドの合計量(pmol)を標準偏差とともに表し、横軸は左からH処理0分時点、2分時点、5分時点、15分時点の結果を表す。4回繰り返し測定の結果であり、繰り返し測定の平均を、標準偏差(エラーバー)とともに示す。一元配置分散分析、Tukeyの多重比較検定を用いて統計処理した場合に、***はp<0.001であることを、**はp<0.01であることを、はp<0.05であることをそれぞれ表す。 図14A~Dは、細胞をH処理した場合の細胞のそれぞれのジアシルグリセロールごとのホスホイノシタイド組成の変化および各ホスホイノシタイド総量を、キラルカラム-質量分析計の測定結果から計算した定量値として示す。左欄のグラフにおいて、横軸はホスホイノシタイド中のジアシルグリセロールの種類を表し、縦軸は4回測定の平均として算出された細胞10個に含まれる各ホスホイノシタイドの量(pmol)を標準偏差とともに表す。各ジアシルグリセロールの種類について、左からH処理0分時点、2分時点、5分時点、15分時点の結果を表す。右欄のグラフにおいて、縦軸は4回測定の平均として算出された細胞10個に含まれる同じリン酸置換を有するホスホイノシタイドの合計量(pmol)を標準偏差とともに表し、横軸は左からH処理0分時点、2分時点、5分時点、15分時点の結果を表す。4回繰り返し測定の結果であり、繰り返し測定の平均を、標準偏差(エラーバー)とともに示す。一元配置分散分析、Tukeyの多重比較検定を用いて統計処理した場合に、***はp<0.001であることを、**はp<0.01であることを、はp<0.05であることをそれぞれ表す。 図15は、マウスを遺伝子改変した場合のマウスの甲状腺(臓器)におけるホスホイノシタイド組成の変化を、キラルカラムと質量分析計とを組み合わせて測定した結果として示す。各グラフにおいて、横軸は保持時間を表し、縦軸はピークトップのシグナル強度(cps)を100%としたときの相対的なシグナル強度を表す。グラフは、上段から、野生型、INPP4B(-/-)、PTEN(+/-)、およびINPP4B(-/-)PTEN(+/-)のマウスについての結果を表し、左から、PI、PIP、PIP2およびPIP3に相当する質量についての結果を表す。 図16A~Cは、マウスを遺伝子改変した場合のマウスの甲状腺(臓器)におけるそれぞれのジアシルグリセロールごとのホスホイノシタイド組成の変化および各ホスホイノシタイド総量を、キラルカラム-質量分析計の測定結果から計算した定量値として示す。図16AおよびBのグラフにおいて、横軸はホスホイノシタイド中のジアシルグリセロールの種類を表し、縦軸は3回(野生型)、4回(INPP4B(-/-)、PTEN(+/-)、およびINPP4B(-/-)PTEN(+/-))測定の平均として算出された組織1mgに含まれる各ホスホイノシタイドの量(pmol)を標準偏差とともに表す。各ジアシルグリセロールの種類について、左から野生型、INPP4B(-/-)、PTEN(+/-)、およびINPP4B(-/-)PTEN(+/-)のマウスについての結果を表す。 図16A~Cは、マウスを遺伝子改変した場合のマウスの甲状腺(臓器)におけるそれぞれのジアシルグリセロールごとのホスホイノシタイド組成の変化および各ホスホイノシタイド総量を、キラルカラム-質量分析計の測定結果から計算した定量値として示す。図16AおよびBのグラフにおいて、横軸はホスホイノシタイド中のジアシルグリセロールの種類を表し、縦軸は3回(野生型)、4回(INPP4B(-/-)、PTEN(+/-)、およびINPP4B(-/-)PTEN(+/-))測定の平均として算出された組織1mgに含まれる各ホスホイノシタイドの量(pmol)を標準偏差とともに表す。各ジアシルグリセロールの種類について、左から野生型、INPP4B(-/-)、PTEN(+/-)、およびINPP4B(-/-)PTEN(+/-)のマウスについての結果を表す。 図16A~Cは、マウスを遺伝子改変した場合のマウスの甲状腺(臓器)におけるそれぞれのジアシルグリセロールごとのホスホイノシタイド組成の変化および各ホスホイノシタイド総量を、キラルカラム-質量分析計の測定結果から計算した定量値として示す。図16Cのグラフにおいて、縦軸は3回(野生型)、4回(INPP4B(-/-)、PTEN(+/-)、およびINPP4B(-/-)PTEN(+/-))測定の平均として算出された組織1mgに含まれる同じリン酸置換を有するホスホイノシタイドの合計量(pmol)を標準偏差とともに表し、横軸は左から野生型、INPP4B(-/-)、PTEN(+/-)、およびINPP4B(-/-)PTEN(+/-)のマウスについての結果を表す。3回(野生型)、4回(INPP4B(-/-)、PTEN(+/-)、およびINPP4B(-/-)PTEN(+/-))繰り返し測定の結果であり、繰り返し測定の平均を、標準偏差(エラーバー)とともに示す。一元配置分散分析、Tukeyの多重比較検定を用いて統計処理した場合に、***はp<0.001であることを、**はp<0.01であることを、はp<0.05であることをそれぞれ表す。 図17は、カラムクロマトグラフィーによるリゾリン脂質のリン酸位置異性体の分離が可能であることを示す図である。各グラフにおいて、横軸は保持時間を表し、縦軸はピークトップのシグナル強度(cps)を100%としたときの相対的なシグナル強度を表す。左欄は、上から、17:0のリゾPI(3)P、リゾPI(4)P、リゾPI(5)Pの結果を示す。右欄は、上から、17:0のリゾPI(3,5)P2、リゾPI(3,4)P2、リゾPI(4,5)P2の結果を示す。
以下、本発明を最良の形態を示しながら説明する。本明細書の全体にわたり、単数形の表現は、特に言及しない限り、その複数形の概念をも含むことが理解されるべきである。従って、単数形の冠詞(例えば、英語の場合は「a」、「an」、「the」など)は、特に言及しない限り、その複数形の概念をも含むことが理解されるべきである。また、本明細書において使用される用語は、特に言及しない限り、当該分野で通常用いられる意味で用いられることが理解されるべきである。したがって、他に定義されない限り、本明細書中で使用される全ての専門用語および科学技術用語は、本発明の属する分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾する場合、本明細書(定義を含めて)が優先する。
以下に本明細書において特に使用される用語の定義および/または基本的技術内容を適宜説明する。
(リン脂質)
本発明は、新規リン脂質、ならびにリン脂質であるホスホイノシタイドおよびリゾホスホイノシタイドをサブクラスで分離して測定、検出または同定する技術を提供する。
本明細書において、「ホスファチジルイノシトールリン酸」または「ホスファチジルイノシトールホスフェート」とは、交換可能に用いられ、グリセリン(プロパン-1,2,3-トリオール、グリセロールとも称する)のsn-1位およびsn-2位にアシル基が結合し、sn-3位に結合したイノシトールがX個リン酸化されているものをいう。リン酸基は1個、2個または3個結合することができ、この場合、「ホスファチジルイノシトールXリン酸」(Xは一、二または三)と称する。本明細書では、各種ホスファチジルイノシトールXリン酸を総称して「ホスホイノシタイド」、「ホスファチジルイノシトールリン酸類」または「PIPs」ともいう。リン酸基は、イノシトール上の位置で示すことができ、例えば、ホスファチジルイノシトール-3-一リン酸、ホスファチジルイノシトール-4-一リン酸、ホスファチジルイノシトール-5-一リン酸、ホスファチジルイノシトール-3,4-二リン酸、ホスファチジルイノシトール-3,5-二リン酸、ホスファチジルイノシトール-4,5-二リン酸、ホスファチジルイノシトール-3,4,5-三リン酸などと表記する。
本発明において初めて、アシル基を保持したまま、このPIPsのリン酸基の位置を同定する方法が提供された。本発明において、本発明が提供する同定方法を用いることによって、生体中のPIPsのリン酸基の詳細な情報を理解することができることが示された。特に、アシル基を保持したままPIPsのリン酸基の情報を分析することができることから、真の意味で生体中の情報を分析できるという意味で本発明は従来技術では分析できなかった詳細な情報を提供する可能性を有する。なお、本発明では、特に断らない限り、イノシトールはmyoイノシトールであり、脂肪酸の結合型はエステル型である。任意のアシル基およびリン酸基の位置(イノシトール上)を有するPIPを製造することができ、例えば、Stuart J. Conway et al., Org. Biomol. Chem., 2010, 8, 66~76により任意の種類のPIPを製造することができる。これまでホスホイノシタイドはRI-labelないしnon-labelの脱アシル化されたグリセロホスホイノシタイドの分離、もしくは特異的結合タンパク質による分子プローブ、抗体を用いることで分析されてきた。そういった意味では、インタクトなホスホイノシタイドを測定できる分析方法はいまだにない。従来ホスホイノシタイドの一種であるPIP3に関してはRPLC-MS/MSを用いた分析法が報告されているが、この分析法では3つのアイソマーが存在するPIP1とPIP2は分離することができず3アイソマーの総和で測定されている。
本明細書において、「リゾホスファチジルイノシトールリン酸」または「リゾホスファチジルイノシトールホスフェート」とは、交換可能に用いられ、ホスファチジルイノシトールから1個のアシル基が除去され、sn-3位に結合したイノシトールがX個リン酸化されているものをいう。リン酸基は1個、2個または3個結合することができ、この場合、「リゾホスファチジルイノシトールXリン酸」(Xは一、二または三)と称する。本明細書では、各種リゾホスファチジルイノシトールXリン酸を総称して「リゾホスホイノシタイド」、「リゾホスファチジルイノシトールリン酸類」または「LPIPs」ともいう。リン酸基は、イノシトール上の位置で示すことができ、例えば、リゾホスファチジルイノシトール-3,4,5-三リン酸などと表記する。本発明において初めて、このLPIPsを同定する方法が提供され、また、合成する方法も提供された。本発明において、本発明が提供する同定方法を用いることによって、生体にもLPIPsが存在していることも示された。また、PIPsと同様に、LPIPsについてもリン酸基の位置を同定することができた。なお、本発明では、特に断らない限り、イノシトールはmyoイノシトールであり、脂肪酸の結合型はエステル型である。
本明細書において用語「sn-」は、Stereospecifically Numberedの略で、グリセリン誘導体の炭素原子を立体特異的番号付けで表記したときに用いる。グリセリン誘導体がラセミ体のときはrac-をつけ、立体化学が不明のときはX-をつける。LPIPsは、そのアシル基の結合位置の相違により、sn-1-LPIPsあるいはsn-2-LPIPsの2種類が存在する。実際の表示については、アシル基の位置をそのまま使用し、1-アシル-ホスファチジルイノシトールXリン酸、2-アシル-ホスファチジルイノシトールXリン酸のように使用する。本明細書においてsnに関する情報がない場合は、特に区別しないで説明するか総称(上位概念)として用いる場合である。
所望の脂肪酸さえ入手できれば、これを用いて対応するPIPsを製造し本発明の合成法に適用し所望の脂肪酸基を有するLPIPsを製造することができる。
本発明において具体的な実施形態としては、以下を挙げることができる。
・一リン酸、sn-1位のもの
1-ブタニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
1-ヘキサニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
1-オクタニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
1-ヘキサデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸<パルミチル>;
1-9Z-ヘキサデセニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸<パルミトレニイニル>;
1-ヘプタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
1-オクタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸<ステアリル>;
1-9Z-オクタデセニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸<オレイニル>;
1-9Z,12Z-オクタデカンジエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸<リノール酸>;
1-6Z,9Z,12Z-オクタデカンジエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸<γリノレン酸>;
1-8Z,11Z,14Z-イコサトリエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
1-5Z,8Z,11Z,14Z-イコサテトラエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸<アラキドン酸>;
1-7Z,10Z,13Z,16Z-ドコサテトラエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
1-7Z,10Z,13Z,16Z,19Z-ドコサペンタエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
1-4Z,7Z,10Z,13Z,16Z,19Z-ドコサヘキサエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
・一リン酸、sn-2位のもの
2-ブタニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
2-ヘキサニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
2-オクタニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
2-ヘキサデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸<パルミチル>;
2-9Z-ヘキサデセニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸<パルミトレニイニル>;
2-ヘプタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
2-オクタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸<ステアリル>;
2-9Z-オクタデセニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸<オレイニル>;
2-9Z,12Z-オクタデカンジエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸<リノール酸>;
2-6Z,9Z,12Z-オクタデカンジエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸<γリノレン酸>;
2-8Z,11Z,14Z-イコサトリエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
2-5Z,8Z,11Z,14Z-イコサテトラエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸<アラキドン酸>;
2-7Z,10Z,13Z,16Z-ドコサテトラエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
2-7Z,10Z,13Z,16Z,19Z-ドコサペンタエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
2-4Z,7Z,10Z,13Z,16Z,19Z-ドコサヘキサエニル-リゾホスファチジルイノシトール4-一リン酸;
・二リン酸、sn-1位のもの
1-ブタニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
1-ヘキサニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
1-オクタニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
1-ヘキサデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸<パルミチル>;
1-9Z-ヘキサデセニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸<パルミトレニイニル>;
1-ヘプタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
1-オクタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸<ステアリル>;
1-9Z-オクタデセニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸<オレイニル>;
1-9Z,12Z-オクタデカンジエニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸<リノール酸>;
1-6Z,9Z,12Z-オクタデカンジエニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸<γリノレン酸>;
1-8Z,11Z,14Z-イコサトリエニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
1-5Z,8Z,11Z,14Z-イコサテトラエニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸<アラキドン酸>;
1-7Z,10Z,13Z,16Z-ドコサテトラエニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
1-7Z,10Z,13Z,16Z,19Z-ドコサペンタエニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
1-4Z,7Z,10Z,13Z,16Z,19Z-ドコサヘキサエニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
・二リン酸、sn-2位のもの
2-ブタニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
2-ヘキサニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
2-オクタニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
2-ヘキサデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸<パルミチル>;
2-9Z-ヘキサデセニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸<パルミトレニイニル>;
2-ヘプタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
2-オクタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸<ステアリル>;
2-9Z-オクタデセニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸<オレイニル>;
2-9Z,12Z-オクタデカンジエニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸<リノール酸>;
2-6Z,9Z,12Z-オクタデカンジエニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸<γリノレン酸>;
2-8Z,11Z,14Z-イコサトリエニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
2-5Z,8Z,11Z,14Z-イコサテトラエニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸<アラキドン酸>;
2-7Z,10Z,13Z,16Z-ドコサテトラエニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
2-7Z,10Z,13Z,16Z,19Z-ドコサペンタエニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
2-4Z,7Z,10Z,13Z,16Z,19Z-ドコサヘキサエニル-リゾホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸;
・三リン酸、sn-1位のもの
1-ブタニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
1-ヘキサニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
1-オクタニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
1-ヘキサデカニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸<パルミチル>;
1-9Z-ヘキサデセニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸<パルミトレニイニル>;
1-ヘプタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
1-オクタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸<ステアリル>;
1-9Z-オクタデセニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸<オレイニル>;
1-9Z,12Z-オクタデカンジエニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸<リノール酸>;
1-6Z,9Z,12Z-オクタデカンジエニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸<γリノレン酸>;
1-8Z,11Z,14Z-イコサトリエニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
1-5Z,8Z,11Z,14Z-イコサテトラエニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸<アラキドン酸>;
1-7Z,10Z,13Z,16Z-ドコサテトラエニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
1-7Z,10Z,13Z,16Z,19Z-ドコサペンタエニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
1-4Z,7Z,10Z,13Z,16Z,19Z-ドコサヘキサエニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
・三リン酸、sn-2位のもの
2-ブタニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
2-ヘキサニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
2-オクタニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
2-ヘキサデカニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸<パルミチル>;
2-9Z-ヘキサデセニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸<パルミトレニイニル>;
2-ヘプタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
2-オクタデカニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸<ステアリル>;
2-9Z-オクタデセニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸<オレイニル>;
2-9Z,12Z-オクタデカンジエニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸<リノール酸>;
2-6Z,9Z,12Z-オクタデカンジエニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸<γリノレン酸>;
2-8Z,11Z,14Z-イコサトリエニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
2-5Z,8Z,11Z,14Z-イコサテトラエニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸<アラキドン酸>;
2-7Z,10Z,13Z,16Z-ドコサテトラエニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
2-7Z,10Z,13Z,16Z,19Z-ドコサペンタエニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸;
2-4Z,7Z,10Z,13Z,16Z,19Z-ドコサヘキサエニル-リゾホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸
これらの脂肪酸または脂肪酸に基づくアシル基は、本発明の開示に基づいて、本発明のリゾホスファチジルイノシトールリン酸類においてsn-1位またはsn-2位のいずれにおいても結合した形式で入手可能であることが理解される。
本明細書において「アシル(基)」とは、当該分野において通常の意味で使用され、有機酸(カルボン酸;脂肪酸)からヒドロキシル基が除去されてつくられる基をいう。広義には、ホルミル基HCO-,アセチル基CHCO-,マロニル基-COCHCO-,ベンゾイル基CCO-,シンナモイル基CCH=CHCO-などが含まれ、ケトン誘導体なども挙げられる。ホスファチジルイノシトールリン酸およびリゾホスファチジルイノシトールリン酸類に含まれるアシル基は、好ましい実施形態では、脂肪酸を形成することから脂肪酸基とも称される。本明細書では、脂肪酸は、その炭素数と二重結合の数で表すことができ、例えば、アラキドン酸は(20:4)と表され得る。二重結合の位置をさらに特定する場合は、cisやtransの表示、またはEまたはZの表示について、すべての位置を特定するか、またはω3系、ω6系等の系統で表示することができる。
本明細書では一般に以下の脂肪酸およびそれに基づくアシル基が使用されるが、これらに限定されず、任意の鎖長、任意の二重結合を有する脂肪酸を使用することができることが理解される。例えば、炭素数について言えば、1以上、代表的には1~30、通常は4~30の範囲のものが挙げられ、1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、11個、12個、13個、14個、15個、16個、17個、18個、19個、20個、21個、22個、23個、24個、25個、26個、27個、28個、29個、30個等を挙げることができるが、これらに限定されない。また二重結合の個数は0個、1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個等炭素数に応じて許容し得る任意の数を採用することができる。二重結合の位置は、ω-3系、ω-6系、ω-9系等が代表的であり、このほか、ω-5系や、ω-7系なども確認されており、これらの任意の入手可能なものを利用することができる。脂肪酸には三重結合が含まれていてもよく、その個数は0個、1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個等炭素数に応じて許容し得る任意の数を採用することができる。
Figure 2022118008000001
(分離技術:クロマトグラフィー、質量分析、イオンモビリティ分離)
本明細書において「クロマトグラフィー」とは、当該分野において使用される通常の意味で用いられ、媒体が物質のカラムまたはキャピラリー通路を均一に通過(浸透)するときに、媒体中の1種または複数の成分が選択的に遅延するプロセスを意味する。遅延は、バルク媒体(すなわち、移動相)が固定相(複数可)に対して移動するとき、1つまたは複数の固定相とこの媒体の間の混合物成分の分布によって生じる。「クロマトグラフィー」の例には、液体クロマトグラフィー(LC)、およびガスクロマトグラフィー(GC)が含まれる。1つの実施形態では、クロマトグラフィーを用いて、リン酸基の結合位置が識別され得る。
本明細書において「ガスクロマトグラフィー」または「GC」とは、当該分野において使用される通常の意味で用いられ、気体が物質のカラムまたはキャピラリー通路を均一に通過(浸透)するときに、気体中の1種または複数の成分が選択的に遅延するプロセスを意味する。遅延は、バルク気体(すなわち、移動相)が固定相(複数可)に対して移動するとき、1つまたは複数の固定相とこの気体の間の混合物成分の分布によって生じる。
本明細書において「液体クロマトグラフィー」または「LC」とは、当該分野において使用される通常の意味で用いられ、流体が物質のカラムまたはキャピラリー通路を均一に通過(浸透)するときに、流体溶液の1種または複数の成分が選択的に遅延するプロセスを意味する。遅延は、バルク流体(すなわち、移動相)が固定相(複数可)に対して移動するとき、1つまたは複数の固定相とこの流体の間の混合物成分の分布によって生じる。「液体クロマトグラフィー」の例には、逆相液体クロマトグラフィー(RPLC)、イオンクロマトグラフィー(IC)、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)、および乱流液体クロマトグラフィー(TFLC)(高乱流液体クロマトグラフィー(HTLC)またはハイスループット液体クロマトグラフィーとも称される)が含まれる。本明細書で使用されるとき、用語「高速液体クロマトグラフィー」または「HPLC」(「高圧液体クロマトグラフィー」とも称される)は、固定相、典型的には高密度充填カラムを通して、加圧下で移動相を押し出すことにより分離度が向上する液体クロマトグラフィーを指す。好ましい実施形態では、HPLCが利用される。充填剤の分離モードには、順相、逆相、分配、キラル、イオン交換、分子ふるい、アフィニティーカラム等が挙げられ、親水基、疎水基を分離する任意のカラムクロマトグラフィーが利用され得るが、中でも、キラル、逆相、順相、イオン交換カラムが好ましい。1つの好ましい実施形態では、キラルカラムを用いると、他のカラムを用いずにリン酸基の結合位置をすべて識別することができることが本発明において示されている。
キラルカラムとしては、例えば、多糖誘導体キラルカラム、タンパク質結合型キラルカラム、化学結合型光学活性クラウンエーテル型キラルカラム、クラウンエーテル型キラルカラム、両性イオン分子型カラムカラム、アニオン交換型キラルカラム、配位子交換型キラルカラム、ポリメタクリレート型キラルカラム、多糖誘導体キラルカラム(例えば、株式会社ダイセル(大阪、日本)から販売されるもの)を挙げることができるがそれらに限定されない。
液体クロマトグラフィーでの分析において、試料または試料の成分は、入口でLCカラムに適用され、溶媒または溶媒混合物と共に溶出され、および出口で排出されてもよい。種々の溶媒モードが、目的とする分析物(複数可)を溶出するために選択され得る。例えば、液体クロマトグラフィーは、勾配モード、アイソクラチックモード、または多型(すなわち混合)モードを用いて行ってもよい。クロマトグラフィー中、材料の分離は、溶離液(「移動相」ともいう)、溶出モード、勾配条件、温度等の選択などの変数により影響される。
本明細書において「イオンモビリティ分離(IMS)」とは、イオン化された化合物を、その嵩高さ(衝突断面積)によって分離する手法であり、単独でまたは質量分析またはクロマトグラフィーなどと組み合わせて用いられる。1950年代に開発された移動度によりイオンを分離する技術であり、爆発物の検出などに広く用いられている。IMSでは、代表的に、比較的高圧(大気圧から数mbar)のガスセル内を、電場によりイオンが移動する際に、イオンと中性ガス分子が衝突することにより決定される移動度に応じて分離を行う。例示として、DMS型(Differential ion Mobility Spectrometry)も利用され得る。例示的な実施形態では、気体状のイオンがNガスで満たされたIMSセルを通過する際、嵩高い化合物ほどN2分子との衝突が頻繁に起こり、移動度が低下する。それにより生じる通過時間(Drift Time)の差により化合物を分離することができる。質量分析(MS)と組み合わせることで、分子量が同一の成分の分離分析や、イオンの立体構造の解析を行うことができる。
本明細書において「質量分析」または「MS」とは、当該分野において使用される通常の意味で用いられ、化合物をその質量により同定するための分析手法を指し、原子、分子、クラスター等の粒子を何らかの方法で気体状のイオンとし(イオン化)、真空中で運動させ電磁気力等を用いて、あるいは飛行時間差等によりそれらイオンを質量電荷比に応じて分離・検出する技術をいう。MSは、イオンをこの質量対電荷比、すなわち「m/z」に基づきフィルタし、検出し、および測定する方法を指す。近年の検出感度や質量分解能の飛躍的な向上に伴い、益々その応用範囲が広がり、多くの分野で活用されている。代表的には、Clark J et al., Nat Methods. 2011 March ; 8(3): 267-272.doi:10.1038/nmeth.1564.に例示される方法を用いることができる。MS技術は、一般には、(1)化合物をイオン化して荷電化合物を形成するステップ:および(2)荷電化合物の分子量を検出し、質量対電荷比を計算するステップを含む。化合物は、適切な手段によりイオン化および検出し得る。「質量分析計」は、一般には、イオン化装置、質量分析器およびイオン検出器を含む。一般に、目的とする1つまたは複数の分子がイオン化され、イオンはこの後、質量分析機器に導入され、ここでイオンは、磁場および電場の組み合わせのために、質量(「m」)および電荷(「z」)に依存する空間中の経路を辿る。質量分析計についての総説は、例えば、Jurgen H、「マススペクトロメトリー」、丸善出版(2014)を参照のこと。質量分析計には、例えば、磁場型、四重極型、飛行時間型等が挙げられるが、定量性が良く、ダイナミックレンジが広く直線性が良好な四重極型を使用することが好ましい。定量におけるイオンの検出は、目的とするイオンのみを選択的に検出する、選択イオンモニタリングや、1つ目の質量分析部で精製したイオン種のうち1つを前駆イオンとして選択し、2つ目の質量分析部で、その前駆イオンの開裂によって生じるプロダクトイオンを検出する、選択反応モニタリング(SRM)等が挙げられる。SRMでは、選択性が増し、ノイズが減ることによってシグナル/ノイズ比が向上する。
本明細書で使用されるとき、用語「分解能」または「分解能(FWHM)」(「m/Δm50%」としても当技術分野で公知の)は、最大高さの50%での質量ピークの幅(全幅半値、「FWHM」)で除した観察された質量対電荷比を指す。本発明でも、分解能が高い分析器を用いることが好ましい。分解能が高くなるほど、定性性および定量性が良くなり得る。
実際の配置では、バルブおよびコネクター配管の慎重な選択により、2つ以上のクロマトグラフィーカラムは、いずれの手動ステップも必要とすることなく材料が次から次へと通過するように、必要に応じて接続されてもよい。好ましい実施形態において、バルブおよび配管の選択は、必要なステップを実行するように予めプログラムされたコンピュータにより制御される。最も好ましくは、クロマトグラフィーシステムはまた、このようなオンライン方式で検出システム、例えば、MSシステムにも接続される。故に、オペレーターは、試料のトレーをオートサンプラーに入れ得、残りのオペレーションはコンピュータ制御下で行われ、選択された全ての試料の精製および分析をもたらす。
本明細書において、「クロマトグラフィー-質量分析(C-MS)」とは、クロマトグラフ(例えば、ガスクロマトグラフ、液体クロマトグラフなど)と質量分析計とを組み合わせた装置を用いて行う分析方法を意味する。例えば、質量分析部が複数結合したタンデム型の質量分析(C-MS/MS)等も用いることもできる。C-MSにおけるイオン化を行う場合、例えば、大気圧化学イオン化法、ESI、大気圧光イオン化法等を利用することができる。
本明細書において、「液体カラムクロマトグラフィー-質量分析(LC-MS)」とは、液体クロマトグラフと質量分析計とを組み合わせた装置を用いて行う分析方法を意味する。例えば、質量分析部が複数結合したタンデム型の質量分析(LC-MS/MS)等も用いることもできる。LC-MSにおけるイオン化を行う場合、例えば、大気圧化学イオン化法、ESI、大気圧光イオン化法等を利用することができる。
本明細書において、「イオンモビリティ分離-質量分析(IMS-MS)」とはイオンモビリティ分離(IMS)と質量分析計とを組み合わせた装置を用いて行う分析方法を意味する。例えば、質量分析部が複数結合したタンデム型の質量分析(IMS-MS/MS)等も用いることもできる。IMS-MSにおけるイオン化を行う場合、例えば、大気圧化学イオン化法、ESI、大気圧光イオン化法等を利用することができる。IMS-MSは、質量分析計だけでは不可能なm/zが同一の妨害成分の分離や、イオンの立体構造解析を可能とし、より特異的で詳細な情報を科学者にもたらすことができる。
本明細書において、「測定」とは、当該分野において使用される通常の意味で用いられ、ある対象について、量がどれほどか測って求めることをいう。本明細書において「検出」とは、当該分野において使用される通常の意味で用いられ、物質や成分等を検査して見つけだすことをいい、「同定」とは、ある対象について、そのものにかかわる既存の分類のなかからそれの帰属先をさがす行為をいい、化学分野において使用される場合、対象となる物質の化学物質としての同一性を決定する(例えば、化学構造を決定する)ことをいい、「定量」とは、対象となる物質の存在する量を決定することをいう。
本明細書において、「ラン」とは、当該分野において使用される通常の意味で用いられ、質量分析、クロマトグラフィーおよびイオンモビリティ分離などの分離手段において試料をローディングし、試料中の成分を分離し、必要に応じて洗浄するまでの一連の工程を指す。通常、異なる試料は、混同を避けるために異なるランにおいて測定される。測定対象が複数存在する場合、同一のランにおいて全ての測定対象を測定できることが有利であるが、試料中の測定対象ごとの測定系に対する適応性、ダイナミックレンジおよび分離度などを考慮してランは複数に分割してもよい。
本明細書で使用されるとき、体液試料中の分析物の「量」は、一般には、試料の体積中で検出し得る分析物の質量を反映する絶対値を指す。しかし、量は、別の分析物量と比較した相対量も企図する。例えば、試料中の分析物の量は、試料中に通常存在する分析物の対照レベルまたは正常レベルより大きい量であってもよい。
用語「約」は、イオンの質量の測定を含まない定量的測定に関連して本明細書で使用されるとき、示された値プラスまたはマイナス10%を指す。質量分析機器は、所与の分析物の質量の決定においてわずかに異なり得る。イオンの質量またはイオンの質量/電荷比との関連において用語「約」は、+/-0.5原子質量単位を指す。
本明細書において「アルキルアミン」とは、アミン(NH-)基が結合したアルキル基をいう。代表的には、メチルアミン、エチルアミン、プロパンアミン等を挙げることができるがこれらに限定されない。脂肪族アミンまたはアミノアルカンともいう。
本明細書において「陰イオン交換樹脂」とは、当該分野において通常の意味で用いられ、代表的には樹脂の表面に塩基性の基が結合され、陰イオンと結合する性質を有するため陰イオンの濃縮等をすることができる。
本明細書において「酸性リン脂質」とは、リン脂質のうち、リン酸基の陰性電荷が塩基によって打ち消されていないリン脂質をいい、ホスファチジン酸(PA)、ホスファチジルセリン(PS)、ホスファチジルイノシトール(PI)などが該当する。
本明細書において、リン酸基の「保護基」とは、当該分野において使用される任意の物を使用することができる。保護基については、例えば、Clark J et al, Nat Methods. 2011 March;8(3):267-272.doi:10.1038/nmeth.1564.に例示されており、ベンジル基、p-メトキシベンジル基、tert-ブチル基などを挙げることができる。
本明細書において「ホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートの分解がなされない条件」とは、ホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートからアシル基などの構成要素が分解し、脱離しない条件をいう。「ホスファチジルイノシトールホスフェートの分解がなされない条件」は、ホスファチジルイノシトールホスフェートからアシル基などの構成要素が分解し、脱離しない条件であり、「リゾホスファチジルイノシトールホスフェートの分解がなされない条件」は、リゾホスファチジルイノシトールホスフェートからアシル基などの構成要素が分解し、脱離しない条件であり、「ホスファチジルイノシトールホスフェートおよびリゾホスファチジルイノシトールホスフェートの分解がなされない条件」とは、ホスファチジルイノシトールホスフェートおよびリゾホスファチジルイノシトールホスフェートからアシル基などの構成要素が分解し、脱離しない条件である。このような条件は、試料をそのままクロマトグラフィー、イオンモビリティ分離またはMSに適用することのほか、脱アシル化処理を含まない条件で他の処理を行ってクロマトグラフィー、イオンモビリティ分離またはMSに適用できる試料を調製することを含み、このほか、例えば、試料を変性させる処理を行わないこと、リン酸基に保護基を導入する処理を行うことが含まれる。
本明細書において「脱アシル化処理を行わない」とは、脱アシル化、例えば、ホスホリパーゼA類(ホスホリパーゼA、A等)による処理、メチルアミン等のアルキルアミンの存在下での処理(脱ジアシル化条件を開示するSerunian, et al., Methods in Enzymol. Vol., 198, 1991, pp. 78-87、特にpp.82-83、およびFujii et al. Folia Pharmacol Jpn. Vol. 142, 2013, pp. 236-240、特にpp.238-239を参照のこと)を行わないことを言う。
本明細書において、「インタクトな(試料)」とは、分析対象となる試料を想定した場合、その試料を変性させないことをいう。試料の変性として、加熱による変性、空気中の酸素、湿気、熱、光、金属イオン、微生物または酵素などの作用による酸化、水系溶媒中における加水分解等が挙げられる。インタクトな状態であるためには、例えば、試料を調製後速やかに凍らせてその後の操作を行うまで-80℃で保管することなどが挙げられる。
本明細書において、「標識しない」、「標識せずに」とは、分析対象となる試料に標識を付さないことを言う。本明細書において「標識」とは、目的となる分子または物質を他から識別するための存在(例えば、物質、エネルギー、電磁波など)をいう。そのような標識方法としては、RI(ラジオアイソトープ)法、蛍光法、ビオチン法、化学発光法等を挙げることができる。本発明のマーカーまたはそれを捕捉する因子または手段を複数、蛍光法によって標識する場合には、蛍光発光極大波長が互いに異なる蛍光物質によって標識を行う。本発明では、このような標識を利用して、使用される検出手段に検出され得るように目的とする対象を改変することができる。そのような改変は、当該分野において公知であり、当業者は標識におよび目的とする対象に応じて適宜そのような方法を実施することができる。
本明細書において「診断」とは、被験体における疾患、障害、状態(例えば、脂質メディエーターに起因する疾患、障害、状態等)などに関連する種々のパラメータを同定し、そのような疾患、障害、状態の現状または未来を判定することをいう。本発明の方法、装置、システムを用いることによって、体内の状態を調べることができ、そのような情報を用いて、被験体における疾患、障害、状態、投与すべき処置または予防のための処方物または方法などの種々のパラメータを選定することができる。本明細書において、狭義には、「診断」は、現状を診断することをいうが、広義には「早期診断」、「予測診断」、「事前診断」等を含む。本発明の診断方法は、原則として、身体から出たものを利用することができ、医師などの医療従事者の手を離れて実施することができることから、産業上有用である。本明細書において、医師などの医療従事者の手を離れて実施することができることを明確にするために、特に「予測診断、事前診断もしくは診断」を「支援」すると称することがある。本発明の技術は、このような診断技術に応用可能である。本発明の技術を用いてホスホイノシタイドおよび/またはリゾホスホイノシタイドの存在またはそのリン酸基の位置を特定して、このような各種診断に応用することができる。
本明細書において「治療」とは、ある疾患または障害(例えば、がん等の障害、脂質メディエーターに起因する疾患、障害等)について、そのような状態になった場合に、そのような疾患または障害の悪化を防止、好ましくは、現状維持、より好ましくは、軽減、さらに好ましくは消退させることをいい、患者の疾患、もしくは疾患に伴う1つ以上の症状の、症状改善効果あるいは予防効果を発揮しうることを含む。事前に診断を行って適切な治療を行うことは「コンパニオン治療」といい、そのための診断薬を「コンパニオン診断薬」ということがある。本発明の技術を用いてホスホイノシタイドおよび/またはリゾホスホイノシタイドの存在またはそのリン酸基の結合位置を特定できると、特定の疾患状態と関連づけられ得ることからこのようなコンパニオン治療またはコンパニオン診断において有用であり得る。
本明細書において「予防」とは、ある疾患または障害(例えば、がん、脂質メディエーターに関連する疾患や障害など)について、そのような状態になる前に、そのような状態にならないようにすることをいう。本発明のPIPsおよび/またはLPIPsを用いて、診断を行い、必要に応じて本発明の薬剤を用いて例えば、疾患等の予防をするか、あるいは予防のための対策を講じることができる可能性が有る。本明細書において「予防薬(剤)」とは、広義には、目的の状態(例えば、がん、脂質メディエーターに関連する疾患や障害など)を予防できるあらゆる薬剤をいう。
本明細書において「予後」という用語は、がん等の障害、脂質メディエーターに起因する疾患、障害などに起因する死亡または進行が起こる可能性を予測することを意味する。予後因子とは疾患の自然経過に関する変数のことであり、これらは、いったん疾患を発症した患者の再発率等に影響を及ぼす。予後の悪化に関連した臨床的指標には、例えば、本発明で使用される任意の細胞指標が含まれる。予後因子は、しばしば、患者を異なった病態をもつサブグループに分類するために用いられる。本発明の技術を用いてホスファチジルイノシトールおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールの存在またはそのリン酸基の結合位置を特定できると、特定の疾患状態と関連づけられ得ることから予後因子を提供する技術として有用であり得る。
本明細書において「検出機器(機)(器)」とは、広義には、目的の対象を検出または検査することができるあらゆる機器をいう。本発明では、クロマトグラフィー、イオンモビリティ分離装置および質量分析器なども検出機器に含まれる。
本明細書において「診断機器(機)(器)」とは、広義には、目的の状態(例えば、がん、脂質メディエーターに関連する疾患や障害など)を診断できるあらゆる薬剤をいう。
本明細書において「薬剤」、「剤」または「因子」(いずれも英語ではagentに相当する)は、広義には、交換可能に使用され、意図する目的を達成することができる限りどのような物質または他の要素(例えば、光、放射能、熱、電気などのエネルギー)でもあってもよい。そのような物質としては、例えば、タンパク質(抗体等も含む)、ポリペプチド、オリゴペプチド、ペプチド、ポリヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、ヌクレオチド、核酸(例えば、cDNA、ゲノムDNAのようなDNA、mRNAのようなRNAを含む)、ポリサッカリド、オリゴサッカリド、脂質、有機低分子(例えば、ホルモン、リガンド、情報伝達物質、有機低分子、コンビナトリアルケミストリで合成された分子、医薬品として利用され得る低分子など)、これらの複合分子が挙げられるがそれらに限定されない。
本明細書において「検出薬(剤)」または「検査薬(剤)」とは、広義には、目的の対象を検出または検査することができるあらゆる薬剤をいう。
本明細書において「診断薬(剤)」とは、広義には、目的の状態(例えば、がん、脂質メディエーターに関連する疾患や障害など)を診断できるあらゆる薬剤をいう。
本明細書において「治療薬(剤)」とは、広義には、目的の状態(例えば、がん、脂質メディエーターに関連する疾患や障害など)を治療できるあらゆる薬剤をいう。
本明細書において「がん」とは、本発明のマーカーで検出可能な任意のがんをいい、例えば、肝細胞がん、食道扁平上皮がん、乳がん、膵がん、頭頸部の扁平細胞がんまたは腺がん、結腸直腸がん、腎がん、脳がん(腫瘍)、前立腺がん、小細胞および非小細胞肺がん、膀胱がん、骨または関節がん、子宮がん、子宮頸がん、多発性骨髄腫、造血器悪性腫瘍、リンパ腫、ホジキン病、非ホジキンリンパ腫、皮膚がん、メラノーマ、扁平細胞がん、白血病、肺がん、卵巣がん、胃がん、カポジ肉腫、喉頭がん、内分泌がん、甲状腺がん、副甲状腺がん、下垂体がん、副腎がん、胆管細胞がん、子宮内膜症、食道がん、肝がん、NSCLC、骨肉腫、膵がん、SCLC、軟部組織腫瘍、AML、およびCMLが含まれるが、これらに限定されない。
本明細書において「炎症」とは、本発明のマーカーで検出可能な任意の炎症をいい、マクロファージ等炎症に関連する血液細胞の活性化(炎症細胞の走化性、活性酸素産生、貪食、酵素分泌反応など)を伴い得る。例示的な炎症として、例えば、関節炎、腱炎、滑液包炎、乾癬、嚢胞性線維症、シェーグレン症候群、巨細胞性動脈炎、進行性全身性硬化症(強皮症)、脊椎炎、多発性筋炎、皮膚筋炎、天疱瘡、類天疱瘡、橋本甲状腺炎、胆管炎、炎症性腸疾患(IBD、例えばクローン病、潰瘍性大腸炎)、大腸炎、炎症性皮膚疾患、肺炎、石綿肺、珪肺、気管支拡張症、滑石肺、塵肺、サルコイドーシス、遅延型過敏反応(例えば、ツタウルシ皮膚炎)、気道の炎症、成人呼吸窮迫症候群(ARDS)、脳炎、即時型過敏反応、喘息、花粉症、アレルギー、急性アナフィラキシー、再灌流傷害、関節リウマチ、糸球体腎炎、腎盂腎炎、蜂巣炎、膀胱炎、胆嚢炎、同種移植片拒絶反応、宿主対移植片拒絶、虫垂炎、動脈炎、眼瞼炎、細気管支炎、気管支炎、子宮頸管炎、胆管炎、絨毛羊膜炎、結膜炎、涙腺炎、皮膚筋炎、心内膜炎、子宮内膜炎、腸炎、全腸炎、上顆炎、精巣上体炎、筋膜炎、結合組織炎、胃炎、胃腸炎、歯肉炎、回腸炎、虹彩炎、喉頭炎、脊髄炎、心筋炎、腎炎、臍炎、卵巣炎、精巣炎、骨炎、中耳炎、膵炎、耳下腺炎、心膜炎、咽頭炎、胸膜炎、静脈炎、肺炎、直腸炎、前立腺炎、鼻炎、卵管炎、副鼻腔炎、口内炎、滑膜炎、睾丸炎、扁桃炎、尿道炎、膀胱炎、ブドウ膜炎、膣炎、血管炎、外陰炎、外陰膣炎、血管炎、骨髄炎、視神経炎、脊髄炎、および筋膜炎などの、急性または慢性の炎症を伴う疾患または障害が含まれるが、これらに限定されない。
本明細書において「がんマーカー」とは、腫瘍マーカーとも称され、がんの診断や治療後の経過観察、再発や転移の発見に有効な生体物質または生体において見出される物質をいう。代表的には血中の物質を測定することで、がんの診断等を行うことができることができる。この場合その血中の物質ががんマーカーに該当する。
本明細書において「マーカー」とは、ある状態(例えば、機能性、形質転換状態、疾患状態、障害状態、あるいは増殖能、分化状態のレベル、有無等)にあるかまたはその危険性があるかどうかを追跡する示標となる物質をいう。本明細書において「疾患マーカー」とは、疾患状態にあるかまたはその危険性があるかどうかを追跡する示標となる物質をいう。本発明において、ある状態(例えば、疾患状態、健康状態、細胞または組織の分化障害などの疾患)についての検出、診断、予備的検出、予測または事前診断は、本発明が提供する検出方法の他、マーカーに特異的な薬剤、剤、因子または手段、あるいはそれらを含む組成物、キットまたはシステム等を用いて実現することができる。
本明細書において「精製された」物質または生物学的因子(例えば、DNAワクチン、核酸構築物、プラスミドDNAなどの核酸またはタンパク質など)とは、その物質または生物学的因子に天然に随伴する因子の少なくとも一部が除去されたものをいう。従って、通常、精製された生物学的因子におけるその生物学的因子の純度は、その生物学的因子が通常存在する状態よりも高い(すなわち濃縮されている)。本明細書中で使用される用語「精製された」は、好ましくは少なくとも75重量%、より好ましくは少なくとも85重量%、よりさらに好ましくは少なくとも95重量%、そして最も好ましくは少なくとも98重量%の、同型の生物学的因子が存在することを意味する。本発明で用いられる物質または生物学的因子は、好ましくは「精製された」物質である。本明細書で使用される「単離された」物質または生物学的因子(例えば、核酸またはタンパク質など)とは、その物質または生物学的因子に天然に随伴する因子が実質的に除去されたものをいう。本明細書中で使用される用語「単離された」は、その目的に応じて変動するため、必ずしも純度で表示される必要はないが、必要な場合、好ましくは少なくとも75重量%、より好ましくは少なくとも85重量%、よりさらに好ましくは少なくとも95重量%、そして最も好ましくは少なくとも98重量%の、同型の生物学的因子が存在することを意味する。本発明で用いられる物質は、好ましくは「単離された」物質または生物学的因子である。
一般的に、本発明の組成物、医薬、剤(治療剤、予防剤等)等は、治療有効量の医薬または有効成分、および薬学的に許容しうるキャリアもしくは賦形剤を含む。本明細書において「薬学的に許容しうる」は、動物、そしてより詳細にはヒトにおける使用のため、政府の監督官庁に認可されたか、あるいは薬局方または他の一般的に認められる薬局方に列挙されていることを意味する。
本発明の一実施形態において「患者」は、ヒトが主に想定されるが、適用可能である限りヒトを除く哺乳動物であってもよい。
本明細書において「被験体(者)」とは、本発明の予防、治療等の対象となる対象をいい、ヒト、またはヒトを除く哺乳動物(例えば、マウス、モルモット、ハムスター、ラット、ネズミ、ウサギ、ブタ、ヒツジ、ヤギ、ウシ、ウマ、ネコ、イヌ、マーモセット、サル、またはチンパンジー等の1種以上)を含む。
本明細書において「キット」とは、通常2つ以上の区画に分けて、提供されるべき部分(例えば、検査薬、診断薬、治療薬、試薬、標識、説明書など)が提供されるユニットをいう。安定性等のため、混合されて提供されるべきでなく、使用直前に混合して使用することが好ましいような組成物の提供を目的とするときに、このキットの形態は好ましい。そのようなキットは、好ましくは、提供される部分(例えば、検査薬、診断薬、治療薬、試薬、標識などをどのように使用するか、あるいは、どのように処理すべきかを記載する指示書または説明書を備えていることが有利である。本明細書においてキットが試薬キットとして使用される場合、キットには、検査薬、診断薬、治療薬、試薬、標識等の使い方などを記載した指示書などが含まれる。検査機器、診断機器等を組み合わせる場合は、「キット」は「システム」として提供され得る。
本明細書において「指示書」は、本発明を使用する方法を医師または他の使用者に対する説明を記載したものである。この指示書は、本発明の検出方法、診断薬の使い方、または医薬などを投与することを指示する文言が記載されている。また、指示書には、マーカーの検出および判断する方法を指示する文言が記載されていてもよい。この指示書は、本発明が実施される国の監督官庁(例えば、日本であれば厚生労働省、米国であれば食品医薬品局(FDA)など)が規定した様式に従って作成され、その監督官庁により承認を受けた旨が明記される。指示書は、いわゆる添付文書(package insert)であり、通常は紙媒体で提供されるが、それに限定されず、例えば、電子媒体(例えば、インターネットで提供されるホームページ、電子メール)のような形態でも提供され得る。
(好ましい実施形態)
以下に本発明の好ましい実施形態を説明する。以下に提供される実施形態は、本発明のよりよい理解のために提供されるものであり、本発明の範囲は以下の記載に限定されるべきでないことが理解される。従って、当業者は、本明細書中の記載を参酌して、本発明の範囲内で適宜改変を行うことができることは明らかである。また、本発明の以下の実施形態は単独でも使用されあるいはそれらを組み合わせて使用することができることが理解される。
<リゾホスファチジルイノシトールリン酸類(LPIPs)>
1つの局面において、本発明は、リゾホスファチジルイノシトール一リン酸(lyso-phosphatidylinositol monophosphate(LPIP1))、リゾホスファチジルイノシトール二リン酸(lyso-phosphatidylinositol bisphosphate(LPIP2))またはリゾホスファチジルイノシトール三リン酸(lyso-phosphatidylinositol trisphosphate(LPIP3))である化合物を提供する。ホスファチジルイノシトールリン酸類の研究は比較的早期からなされており、近年では相当程度の内容が判明するに至っている(佐々木ら、医学のあゆみ Vol. 248, No. 13, (2014)pp.1039-1049)。ホスホイノシタイド/イノシ卜ールリン脂質(PIPs)は形質膜,オルガネラ膜を構成するといわれており、そのヘッドグループは炭素6員環と多価のリン酸基により他のグリセロリン脂質と比較してきわだって大きく、また、電荷に富むPIPs代謝系は増殖、分化、運動、老化、死といった幅広い生命現象に関与するとされている。したがって、本発明において初めて同定された本発明の脂質(LPIPs)そのものや、その代謝酵素や受容体などは、多様な疾患治療薬の標的として、また、疾患マーカーとして有用であり得る。また、脂質代謝は重要な研究対象の一つであるため試薬として、これらの脂質が実験用試薬として利用される。
PIPsのリゾ体(LPIPs)については、従来測定が不可能であったことから、同定された報告はない。本発明において、本発明者らは、DEAE cellulose等の陰イオン交換樹脂による酸性リン脂質の濃縮、次いでTMSジアゾメタンによるリン酸基の保護、次いで三連四重極質量分析計でのSRM法の組合せによる解析方法を開発した。この方法を用いることで、既知のイノシトールリン脂質とは異なる構造体である本発明のLPIP1、LPIP2、LPIP3を見出すことに成功した。また、LPIPsについては、合成法も知られていなかったことから、製造することもできなかった。したがって、一般的な化学物質の命名規則で記載はできるものの、LPIPsは物質として存在が確認されておらず、知られていなかったといえる。本発明では、LPIPsを検出し同定することができる技術を開発することによって、生体内においてLPIPsが存在すること(ここで、生体内に存在するものは「天然型LPIPs」ともいう。)を見出し、また、合成法も開発することができ、生体内に存在するLPIPsの提供の他、合成することによって「非天然型」LPIPsを含むLPIPsについても提供することができるようになった。
LPIPsは、生体内に存在することも本発明において示された。例えば、実施例において示されるように、種々の哺乳動物培養細胞株やマウス前立腺癌組織において見出され、LPIP3等の特定の分子種ではがん細胞において優先的に発現しているようであることも明らかになった。また、見出されたLPIPsの何種類かは、がんに特異的にまたは優先的に発現していることが見出された。LPIPsと類似の構造を有するPIPsについては、従来解析が進んでおり、例えば、がん抑制遺伝子PTENの変異や発現低下は、ヒト癌の約半数に認められる頻度の高い異常であることが知られている。現在のところ、PTENが分解する(PTENの基質である)PIP3の変動が発癌、進展と関連あると考えられているが、実際にPIP3の変動を示した報告はほとんど存在せず(Thanh-Trang T. Vo and David A. Fruman, Cancer Discov; 5(7); 697-700, 2015; Kofuji et al., Cancer Discov; 5(7); 730-9. 2015)、本発明のLPIPsが、がんの脂質メディエーターとして働いている可能性も考えることができる。また、高感度測定によって、LPIPsは細胞内のみならず細胞外にも存在することが分かった。血液や尿など採取が比較的容易な検体でこれらの脂質を測定することは、検査医学的にも有用である。
PIPsの変動(例えば、代謝、分解等)については、測定技術が未熟であったことから、未解明のままであるものが多い。本発明において新規の物質としてLPIPsが見出され、かつ、LPIPsにおいてがんに優先的に発現するものがあることが判明したことから、がんまたはその他の脂質メディエーターが関連する疾患において血液、尿等の検体を用いて医療検査や診断に応用することができる。一般にリン脂質の対応するリゾ体への代謝にはホスホリパーゼA類(ホスホリパーゼA、A等)が関与することが知られているが、ホスホリパーゼA、Aは基質特異性がきわめて高く、異なる型のリン脂質には反応しない。例えば、ホスファチジルコリンを基質とするサブタイプのものはホスファチジルセリンには反応しないとされている。また、PIPsを基質とするものは知られていない。本発明により、リゾホスファチジルイノシトール一リン酸、リゾホスファチジルイノシトール二リン酸、およびリゾホスファチジルイノシトール三リン酸が見出された。生体内に見いだされた「リゾホスファチジルイノシトール一リン酸」については、リン酸基は4位であり、sn-1位またはsn-2位に以下の脂肪酸が結合している種が見出された:16:0、16:1(9Z)、18:0、18:1(9Z)、18:2(9Z,12Z)、20:3(8Z,11Z,14Z)、20:4(5Z,8Z,11Z,14Z)、22:4(7Z,10Z,13Z,16Z)、22:5(7Z,10Z,13Z,16Z,19Z)、22:6(4Z,7Z,10Z,13Z,16Z,19Z)。生体内に見いだされた「リゾホスファチジルイノシトール二リン酸」については、リン酸基は4,5位であり、sn-1位またはsn-2位に以下の脂肪酸が結合している種が見出された:16:0、16:1(9Z)、18:0、18:1(9Z)、18:2(9Z,12Z)、18:3(6Z,9Z,12Z)、20:3(8Z,11Z,14Z)、20:4(5Z,8Z,11Z,14Z)。生体内に見いだされた「リゾホスファチジルイノシトール三リン酸」については、sn-1位またはsn-2位に以下の脂肪酸が結合している種が見出された:16:0、16:1(9Z)、18:0、18:1(9Z)、20:4(5Z,8Z,11Z,14Z)。これらの分子種は、PIPsにおいて見出される脂肪酸種と類似していることから、ホスファチジルイノシトールリン酸塩に対して特異性を有する、従来知られていないホスホリパーゼAまたはホスホリパーゼAの存在が示唆される。上記脂肪酸の分子種については、存在量の多寡はあるものの生体内においてsn-1およびsn-2のいずれにも見出されるようである。
1つの実施形態において、本発明は、1-アシル-リゾホスファチジルイノシトール一リン酸、2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール一リン酸、1-アシル-リゾホスファチジルイノシトール二リン酸、2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール二リン酸、1-アシル-リゾホスファチジルイノシトール三リン酸、または2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール三リン酸である化合物を提供する。アシル基としては、対応する脂肪酸が入手可能である限り、どのような種類のアシル基でもよい。本発明のリゾホスファチジルイノシトールリン酸類は、ホスファチジルイノシトールリン酸類を出発材料として製造することができることが本発明において見出されている。したがって、本明細書において引用したConwayの方法をもとに、入手した脂肪酸をホスファチジルイノシトールリン酸類に導入することによって、本発明のリゾホスファチジルイノシトールリン酸類の製造法の出発材料として用いることができる。
1つの好ましい実施形態では、本発明は、2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール一リン酸、2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール二リン酸、1-アシル-リゾホスファチジルイノシトール三リン酸または2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール三リン酸である化合物を提供する。
本発明の化合物は、リゾホスファチジルイノシトールリン酸類においてリン酸基はイノシトールにおける任意の場所に結合したものを利用することができ、好ましくは、3位、4位および5位のうち1つ、2つまたは3つの位置に結合したものを用いることができる。したがって、3-一リン酸型、4-一リン酸型、5-一リン酸型、3,4-二リン酸型、3,5-二リン酸型、4,5-二リン酸型、3,4,5-三リン酸型が好ましい例として例示される。1つの実施形態では、本発明は、1-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-3-一リン酸、1-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-4-一リン酸、1-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-5-一リン酸、2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-3-一リン酸、2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-4-一リン酸、2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-5-一リン酸、1-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-3.4-二リン酸、1-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-3.5-二リン酸、1-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-4.5-二リン酸、2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-3,4-二リン酸、2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-3,5-二リン酸、2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-4,5-二リン酸、1-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-3,4,5-三リン酸、または2-アシル-リゾホスファチジルイノシトール-3,4,5-三リン酸である化合物を提供する。
具体的な実施形態では、本発明は、例示的に、以下の化合物を提供するが、本発明の具体的化合物は、以下に限定されるものではない。
(化1)
Figure 2022118008000002
Figure 2022118008000003
Figure 2022118008000004
Figure 2022118008000005
Figure 2022118008000006
Figure 2022118008000007
<LPIPsの用途>
別の局面において、本発明は、本発明の化合物(リゾホスファチジルイノシトールリン酸類等)を含む疾患マーカーとして使用するための組成物を提供する。このような化合物としては、本明細書中の<リゾホスファチジルイノシトールリン酸類(LPIPs)>に記載される任意の実施形態を1つまたは複数組み合わせて採用され得ることが理解される。そのような例としては、例えば、リゾホスファチジルイノシトール一リン酸(LPIP1)、リゾホスファチジルイノシトール二リン酸(LPIP2)またはリゾホスファチジルイノシトール三リン酸(LPIP3)、それらの組合せを挙げることができ、特に、LPIP3について、がん組織において、その発現レベルが有意に上昇したことが示されており、本発明の化合物は、特に生体内に存在する物質の場合は、炎症マーカーまたはがんマーカーとして使用することができ、合成品についても、炎症マーカーまたはがんマーカーの検出の際の対照または標準品として有用であることが理解される。
本発明の化合物ががんマーカーとして使用される場合、対象となるがんに制限はないが、例えば、肝細胞がん、食道扁平上皮がん、乳がん、膵がん、頭頸部の扁平細胞がんまたは腺がん、結腸直腸がん、腎がん、脳がん(腫瘍)、前立腺がん、小細胞および非小細胞肺がん、膀胱がん、骨または関節がん、子宮がん、子宮頸がん、多発性骨髄腫、造血器悪性腫瘍、リンパ腫、ホジキン病、非ホジキンリンパ腫、皮膚がん、メラノーマ、扁平細胞がん、白血病、肺がん、卵巣がん、胃がん、カポジ肉腫、喉頭がん、内分泌がん、甲状腺がん、副甲状腺がん、下垂体がん、副腎がん、胆管細胞がん、子宮内膜症、食道がん、肝がん、NSCLC、骨肉腫、膵がん、SCLC、軟部組織腫瘍、AML、およびCMLが含まれるが、これらに限定されず、また好ましくは、前立腺がん等が包含されることが理解される。
本発明の化合物が炎症マーカーとして使用される場合、対象となる炎症に制限はないが、例えば、関節炎、腱炎、滑液包炎、乾癬、嚢胞性線維症、シェーグレン症候群、巨細胞性動脈炎、進行性全身性硬化症(強皮症)、脊椎炎、多発性筋炎、皮膚筋炎、天疱瘡、類天疱瘡、橋本甲状腺炎、胆管炎、炎症性腸疾患(IBD、例えばクローン病、潰瘍性大腸炎)、大腸炎、炎症性皮膚疾患、肺炎、石綿肺、珪肺、気管支拡張症、滑石肺、塵肺、サルコイドーシス、遅延型過敏反応(例えば、ツタウルシ皮膚炎)、気道の炎症、成人呼吸窮迫症候群(ARDS)、脳炎、即時型過敏反応、喘息、花粉症、アレルギー、急性アナフィラキシー、再灌流傷害、関節リウマチ、糸球体腎炎、腎盂腎炎、蜂巣炎、膀胱炎、胆嚢炎、同種移植片拒絶反応、宿主対移植片拒絶、虫垂炎、動脈炎、眼瞼炎、細気管支炎、気管支炎、子宮頸管炎、胆管炎、絨毛羊膜炎、結膜炎、涙腺炎、皮膚筋炎、心内膜炎、子宮内膜炎、腸炎、全腸炎、上顆炎、精巣上体炎、筋膜炎、結合組織炎、胃炎、胃腸炎、歯肉炎、回腸炎、虹彩炎、喉頭炎、脊髄炎、心筋炎、腎炎、臍炎、卵巣炎、精巣炎、骨炎、中耳炎、膵炎、耳下腺炎、心膜炎、咽頭炎、胸膜炎、静脈炎、肺炎、直腸炎、前立腺炎、鼻炎、卵管炎、副鼻腔炎、口内炎、滑膜炎、睾丸炎、扁桃炎、尿道炎、膀胱炎、ブドウ膜炎、膣炎、血管炎、外陰炎、外陰膣炎、血管炎、骨髄炎、視神経炎、脊髄炎、および筋膜炎などの、急性または慢性の炎症を伴う疾患または障害が含まれるが、これらに限定されない。
炎症マーカーまたはがんマーカー等の疾患マーカーとして使用する場合、本発明のLPIPsは、本明細書において開示した検出方法また他の方法(例えば、免疫学的手法、放射性物質を用いる細胞学的手法等)を用いることができる。放射性物質を使用する場合、PIPsの手法(佐々木ら、医学のあゆみVol. 248, No. 13, (2014) pp.1039-1049参照)に倣い、放射性同位体(RI)により標識した細胞内LPIPsを高速液体クロマトグラフィー(HPLC)で分離し放射活性を得ることが想定される。
本発明のLPIPsの検出、同定、品質管理等は、本発明に記載の検出方法を用いるほか、マーカーとなるLPIPsに結合する物質や相互作用分子を用いることによって実現することができる。本発明の関連において、マーカーとなる物質に「結合する物質」または「相互作用分子」は、少なくとも一時的にマーカーとなる物質(例えば、LPIPs)等の分子に結合し、そして好ましくは、結合したことを表示しうる(例えば標識されるか標識可能な状態である)、分子または物質である。LPIPs等の分子に結合する物質はLPIPs等の分子の受容体や転移酵素(判明した場合)であってもよく、その他の例としては、抗体、アンチセンス・オリゴヌクレオチド、siRNA、低分子量分子(LMW)、結合性ペプチド、アプタマー、リボザイムおよびペプチド模倣体(peptidomimetic)等を挙げることができ、例えばLPIPs等の分子に対して特異的な結合性タンパク質も含まれる。本明細書において、LPIPs等の分子について「結合性タンパク質」とは、LPIPs等の分子に(好ましくは、特異的に)結合する種類のタンパク質を指し、そしてLPIPs等の分子に対して惹起されるポリクローナル抗体またはモノクローナル抗体等の抗体、抗体フラグメントおよびタンパク質骨格を含むがこれらに限定されない。このようなタンパク質の代表例としては抗体があり、このような抗体は当該分野において公知の手法を用いて実施することができる。
<LPIPsの製造法>
別の局面において、本発明は、ホスファチジルイノシトール一リン酸、ホスファチジルイノシトール二リン酸またはホスファチジルイノシトール三リン酸をアルキルアミンに接触させることで脱アシル化する工程を包含する本発明の化合物(リゾホスファチジルイノシトールリン酸類)の製造方法。
好ましい実施形態では、前記アルキルアミンは、メチルアミンである。
さらに好ましい実施形態では、前記脱アシル化は、適切な濃度(例えば、10.7%以下)のメチルアミン等のアルキルアミンの存在下で、脱アシル化が促進する温度(例えば、室温~約80℃等を挙げることができ、代表的には約53℃が使用され得る。)にて、適宜の時間インキュベートする(参考文献として、脱ジアシル化条件を開示するSerunian, et al., Methods in Enzymol. Vol., 198, 1991, pp. 78-87、特にpp.82-83参照、Fujii et al. Folia Pharmacol Jpn. Vol. 142, 2013, pp. 236-240、特にpp.238-239参照。これらの文献ではsn-1およびsn-2の両方のアシル基が切断される条件のみを開示しており、本明細書では「脱ジアシル化」と称することがある。)。例えば、これらの条件では、メチルアミンの濃度を約10.7%とし50~120分間の条件で反応がなされている。本発明では、SerunianやFujiiの条件(脱ジアシル化条件)を緩和する方向に変更することで、予想外にもsn-1あるいはsn-2の一方のアシル基のみが切断される(本明細書で「脱モノアシル」と称する)条件を見出した。本発明では、SerunianやFujiiの条件と同じメチルアミン濃度10.7%であれば、約30分間以下等の短時間の期間に供することで、予想外にもモノアシルのみが切断され、sn-1 LPIPsまたはsn-2 LPIPsが生成することを見出した。あるいは、メチルアミンの濃度を2.13%にした場合に、120分間の反応条件で予想外にもモノアシルのみが切断され、LPIPが生成することを見出した。
本明細書において、「脱アシル化」とは、ホスファチジルイノシトールリン酸(一リン酸、二リン酸、三リン酸であり得る。PIPsともいう。)における1位および/または2位の脂肪酸結合が切断されアシル基が切断(脱離)することをいう。本明細書で特に言及しない場合は、「脱アシル化」は1つのアシル基が切断(脱離)する「脱モノアシル化」と2つのアシル基が切断(脱離)する「脱ジアシル化」の両方の反応を含みうる。本明細書で通常使用される場合、「脱モノアシル化」を含む。「脱モノアシル化」は、sn-1位のものおよびsn-2のもののいずれかであり得る。
1つの具体的な実施形態では、乾固したPIPsにメチルアミン/HO/メタノール/n-ブタノール=1.92/38.08/40/10(脱アシル化反応液)を添加し、53℃で5分間インキュベートする。氷冷した脱アシル化反応液を加え反応を停止する(氷上に1分静置の後、乾固し、生成物の測定を行った例示的な結果を図1で示す)。溶媒の組成、反応温度、反応時間、触媒(代表的には、メチルアミン)の濃度等の各種条件の一つまたは複数(全部であってもよい)は、脱モノアシル化が生じる限り、適宜変更することができる。好ましい実施形態では、メチルアミンの量は、1~3%とすれば、本発明の目的を達成し得ることが理解される。
本発明の製造方法における使用される出発物質である、ホスファチジルイノシトール一リン酸、ホスファチジルイノシトール二リン酸またはホスファチジルイノシトール三リン酸は、当該分野において公知の方法で製造することができるか、市販のものを使用することができる。例えば、Stuart J. Conway et al., Org. Biomol. Chem., 2010, 8, 66-76により任意の種類のPIPを製造することができる。
また、原料を作り分けることで、所望の位置に所望のアシル基を有するリゾ体を簡便に分離する方法も提供される。別の局面において、本発明は、(A)1位と2位とに異なる質量のアシル基を有するホスファチジルイノシトール一リン酸、ホスファチジルイノシトール二リン酸またはホスファチジルイノシトール三リン酸を提供する工程であって、所望の質量を有するアシル基が所望の位置(1位または2位)に存在する、工程;(B)該ホスファチジルイノシトール一リン酸、ホスファチジルイノシトール二リン酸またはホスファチジルイノシトール三リン酸を、アルキルアミンに接触させることで脱アシル化する工程(通常、本明細書に記載される脱モノアシル化条件で行われる。)、および(C)所望の質量のアシル基を有するリゾホスファチジルイノシトール一リン酸、リゾホスファチジルイノシトール二リン酸またはリゾホスファチジルイノシトール三リン酸を取り出す工程を包含する、所望の位置に所望のアシル基を有するリゾホスファチジルイノシトール一リン酸、リゾホスファチジルイノシトール二リン酸またはリゾホスファチジルイノシトール三リン酸を製造する方法(作り分け方法)を提供する。
本発明の作り分け方法において、1位と2位とに異なる質量のアシル基を有するホスファチジルイノシトール一リン酸、ホスファチジルイノシトール二リン酸またはホスファチジルイノシトール三リン酸は、Stuart J. Conway et al., Org. Biomol. Chem., 2010, 8, 66~76を参考にして、製造することができ、以下に詳述される。脱アシル化は、上述した条件を適宜適用することができる。所望のリゾホスファチジルイノシトール一リン酸、リゾホスファチジルイノシトール二リン酸またはリゾホスファチジルイノシトール三リン酸の取り出しは、質量、疎水性等の差異で分離することができる任意の手段を用いることができる。例えば、クロマトグラフィーなどを用いることができる。もちろん、精製しないで使用することができる場合は、精製工程は必須ではない。
以下に、所望の脂肪酸基およびリン酸基を有する出発物質(PIPs等)の一般製造スキームを示す。出発物質(PIPs等)はStuart J. Conway et al., Org. Biomol. Chem., 2010, 8, 66~76に網羅的に製造例が記載されており、ホスホロアミダイト前駆体(ジアシルグリセロールリン酸誘導体)等から製造することができる。
(ホスホロアミダイト前駆体の一般製造例)
Figure 2022118008000008
(ここで、RおよびRは、それぞれ独立して任意の脂肪酸残基であり、RおよびRはそれぞれ独立して水素またはアルキル基(例えば、メチル、エチル等の炭素数1~12等のアルキル基)であり、PG、PGP1およびPGP2は、それぞれ独立して保護基である。保護基としては例えば、ベンジル基、p-メトキシベンジル基、tert-ブチル基等を挙げることができるがこれらに限定されない。ベンジル基を用いる場合は脱離する際に水素添加をするため二重結合を含む脂肪酸残基を導入する場合には使用しないことが好ましい。)
化合物P-1(たとえば(+)-1-O-(4-メトキシベンジル)-2-O-メトキシメチル-グリセロール)とカルボン酸ハロゲン化物を適切な条件下に付すことで(たとえばP-1のジクロロメタン溶液にジメチルアミノピリジン(DMAP)および塩化アセチルを0℃で添加し、室温で撹拌することで)化合物P-2を得る。化合物P-2を適切な条件下に付すことで(たとえばトリフルオロ酢酸を用いることで)ヒドロキシ基の保護基PGP1(たとえばメトキシメチル基)を脱保護して化合物P-3を得る。化合物P-3とカルボン酸ハロゲン化物とを適切な条件下に付すことで(たとえば化合物P-3のジクロロメタン溶液にジメチルアミノピリジン(DMAP)および塩化オクタデカノイルを0℃で添加し、室温で撹拌することで)化合物P-4を得る。化合物P-4を適切な条件下に付すことで(たとえば2,3-ジクロロ-5,6-ジシアノ-p-ベンゾキノン(DDQ)やヘキサニトラセリウム(IV)酸アンモニウム(CAN)を用いることで)ヒドロキシ基の保護基PGP2(たとえば4-メトキシベンジル基)を脱保護して化合物P-5を得る。化合物P-5とアミノホスフィン(たとえば(4-メトキシベンジルオキシ)ビス(N,N-ジイソプロピルアミノ)ホスフィン)とを適切な条件下に付すことで(たとえばジクロロメタン溶液中室温で1H-テトラゾールを添加し、撹拌させることで)ホスホロアミダイトP-6を得る。
(イノシトール前駆体の一般製造例)
Figure 2022118008000009
(PG、PG、およびPGは、それぞれ独立して保護基である。保護基としては例えば、メトキシベンジル等を挙げることができるがこれらに限定されない。)
化合物I-1を適切な条件に付すことで(たとえば化合物I-1のDMF溶液に4-メトキシベンジルクロリドと水素化ナトリウムとを0℃で添加し、室温で撹拌することで)保護基PG(たとえば4-メトキシベンジル基)を導入した化合物I-2を得る。化合物I-2を適切な条件に付すことで(たとえば化合物I-2のDMF溶液にクロロメチルメチルエーテルと水素化ナトリウムとを0℃で添加し、室温で撹拌することで)保護基PG(たとえばメトキシメチル基)を導入した化合物I-3を得る。化合物I-3を適切な条件に付すことで(たとえば化合物I-3のジクロロメタン/ヘキサン溶液に水素化ジイソブチルアルミニウム(DIBAL)を0℃で添加し、室温で撹拌することで)化合物I-4を得る。化合物I-4を適切な条件に付すことで(たとえば化合物I-4のDMF溶液に4-メトキシベンジルクロリドと水素化ナトリウムとを0℃で添加し、室温で撹拌することで)保護基PG(たとえば4-メトキシベンジル基)を導入した化合物I-5を得る。化合物I-5を適切な条件に付すことで(たとえば化合物I-5のメタノール溶液に塩酸を添加し、還流させることで)化合物I-6を得る。化合物I-6を適切な条件に付すことで(たとえば化合物I-6のジクロロメタン溶液にトルエンスルホン酸一水和物と
Figure 2022118008000010
を添加して還流後、光学分割を行い、次いで、光学分割後得られた化合物のジクロロメタン溶液にトルエンスルホン酸一水和物と
Figure 2022118008000011
を添加し反応させることにより、化合物I-7(たとえば
Figure 2022118008000012
)を得る。化合物I-7を適切な条件に付すことで、ヒドロキシ基1個、保護基PGで保護されたヒドロキシ基m個、PGで保護されたヒドロキシ基n個を有する化合物I-8(l、m、nは0以上6以下の整数であり、l、m、nの合計は6である)を得る。
(ホスファチジルイノシトールの一般製造例)
Figure 2022118008000013
(式中、l、m、nは0以上6以下の整数であり、l、m、nの合計は6である)
イノシトール前駆体PI-1(たとえば1D-2,3,4,5,6-ペンタ-O-(4’-メトキシベンジル)-1-O-(メトキシメチル)-myo-イノシトール)のヒドロキシ基に適切なリン試薬(たとえばビス(4-メトキシベンジルオキシ)(N,N-ジイソプロピルアミノ)ホスフィン)を用い、適切な条件下に付すことで(たとえばPI-1のジクロロメタン溶液に1H-テトラゾールを添加し、室温で10~14時間撹拌を行うことで)リン酸基で修飾されたPI-2(たとえば1D-2,3,4,5,6-ペンタ-O-(4’-メトキシベンジル)-1-O-(メトキシメチル)-myo-イノシトール-4-(ビス(4-メトキシベンジルオキシ)ホスフェート))を得る。PI-2を適切な条件に付すことで(たとえばトリフルオロ酢酸を用いることで)保護基PG(たとえばメトキシメチル基)を脱保護したPI-3(たとえば1D-2,3,4,5,6-ペンタ-O-(4’-メトキシベンジル)-myo-イノシトール-4-(ビス(4-メトキシベンジルオキシ)ホスフェート))を得る。PI-3とホスホロアミダイト前駆体(たとえば(1-アセチルオキシ-2’-オクタデカノイルオキシプロピル)(4-メトキシベンジル)ジイソプロピルホスホロアミダイト)とを適切な条件に付すことで(たとえばPI-3のジクロロメタン溶液に1H-テトラゾールおよび(1-アセチルオキシ-2-オクタデカノイルオキシプロピル)(4-メトキシベンジル)ジイソプロピルホスホロアミダイト)を添加して室温で10~14時間撹拌後、メタクロロ過安息香酸(mCPBA)を-78℃で添加し、室温で20分撹拌することで)PI-4を得る。PI-4を適切な条件(たとえばPI-4のアセトニトリル溶液にヘキサニトラセリウム(IV)酸アンモニウム(CAN)を添加し、室温で45分間撹拌を行うことで)保護基PG(たとえば4-ベンジル基)を脱保護したPI-5(たとえば1D-myo-イノシトール-1-(1’-O-アセチル-2’-O-オクタデカノイル-sn-グリセラ-3-イルホスフェート))を得る。
上記製造法により製造されるホスファチジルイノシトールリン酸にはたとえば以下の式
Figure 2022118008000014
に表されるものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
(Lyso-ホスファチジルイノシトールリン酸の一般製造例)
Figure 2022118008000015
ホスファチジルイノシトール1(たとえば1D-myo-イノシトール-1-(1’-O-アセチル-2’-O-オクタデカノイル-sn-グリセラ-3-イルホスフェート)の溶液(たとえば、クロロホルム/メタノール(9/1)溶液が挙げられるが、溶液調製のための溶媒の比率は適宜変更することができ、また、反応を促進する限り別の溶媒を用いることもできる。)をN2等の不活性ガスで乾固の後に適切な試薬(たとえばメチルアミン溶液(例示的な溶媒としてメチルアミン/水/メタノール/1-ブタノール(4.8/35.2/40/10)が挙げられるがこれに限定されない。溶液調製のための溶媒およびメチルアミンの比率は適宜変更することができ、また、反応を促進する限り別の溶媒を用いることもできる。)を適切な温度(たとえば53℃)で添加して、適切な時間(たとえば、5分間を例示できるが、これより長くても短くても脱モノアシル化が達成される限り伸縮可能である。例えば、1分間や30秒間でも脱モノアシル化が生じることが観察されている。)で適切な温度(たとえば53℃が例示されるが、これより高くても低くても脱モノアシル化が達成される限り上下可能である。)で撹拌し、(例えば、氷冷により)反応をクエンチし、後処理を適切に行い、目的とするLyso-ホスファチジルイノシトールを得る。ここでもしアシル基の脱離反応が位置選択的に進行しなかったとしても、ホスファチジルイノシトール1に導入されているアシル基CORとCORが異なっている場合(たとえばCORがアセチル基であり、CORがオクタデカノイル基である場合)、アシル基が1個のみ脱離した化合物である2と3は、分子量が異なることから、それぞれの化合物を分離・精製することが可能である。
<検出方法>
別の局面では、本発明は、リゾホスファチジルイノシトールリン酸塩を検出、同定または定量する方法であって、(A)試料を、陰イオン交樹脂に接触させることによりリン脂質を濃縮する工程;(B)該リン脂質中のリン酸基を保護基で保護する工程;および(C)質量分析により、該リン脂質中にリゾホスファチジルイノシトールリン酸塩を検出、同定または定量する工程を包含する、酸性リン脂質を検出、同定または定量する方法を提供する。リゾホスファチジルイノシトールリン酸塩を含むホスホイノシタイドは、多くのリン酸基をもつことや、(生体脂質抽出物中の存在量が)微量であるために試料中の他の脂質によるイオンサプレッションを受けることなどから、従来は不可能とされている解析が最も困難な膜リン脂質となっているが、本発明の方法を用いれば、リゾホスファチジルイノシトールリン酸塩を検出、同定および定量することができるようになった。本発明の方法は、数百amol~数fmolを定量下限とすることができ、生体内で存在するか不明であった、多種類のLPIPsを測定することができた。このように様々な生体微量サンプルでの絶対定量が可能な、質量分析をベースとした方法が本発明により提供される。
従来の測定技術では、PIPs類は測定することが可能となっていたが、リゾホスファチジルイノシトールリン酸塩類を識別し、検出することができることが本発明において見出された。したがって、本発明は、リゾホスファチジルイノシトールリン酸塩類をも識別して検出する技術を史上初めて提供するものである。
好ましくは、本発明のリン酸基の保護基としては、保護することができる限り、どのようなものでも用いることができるが、好ましくは質量分析において障害とならないか質量分析前に脱離させることができるものがよく、例えば、アルキル基(例えば、メチル基)等を挙げることができる。好ましくは、前記保護基はアルキル基を含み、さらに好ましくはメチル基を含む。
本発明で使用される質量分析法は、任意の技術を使用することができるが、好ましくは、三連四重極質量分析計による選択反応モニタリング法(SRM)を含む。
本発明で用いられるSRMにおいては、さらに、逆相カラムクロマトグラフィーを用いて前記リゾホスファチジルイノシトールリン酸塩の脂肪酸側鎖および/またはリン酸基の検出、同定または定量を行う工程を包含する。
好ましくは、前記逆相カラムクロマトグラフィーにおいて、ジアシルグリセロールをプロダクトイオン(フラグメントイオン)として選択して前記脂肪酸側鎖および/またはリン酸基の検出、同定または定量を行うことができる。
具体的なホスホイノシタイド測定技術については、以下が例示される。
この方法を検討した結果、LPIPsも測定することができることが判明した。
一つの局面において、PIP1、PIP2については各々3種類のアイソマー(リン酸化された水酸基の位置が違う構造異性体)の総和としての定量を行う。以下、その手順を概説する。
1 生体内のリゾホスファチジルイノシトールリン酸塩類等のホスホイノシタイドの高回収Bligh-Dyer法により得られた総脂質画分をさらに陰イオン交換カラム(DEAEセルロースカラム)を用いて分画する。各リン脂質極性部位のイオン交換能の違いによって徐々に分離・溶出し、ホスホイノシタイドを多く含んだ画分を高回収することができ、リゾホスファチジルイノシトールリン酸塩類もまた同様に高回収することができる。
2 分子の安定化
イノシトール環に多くのリン酸基をもつホスホイノシタイドは、不安定かつ金属をはじめとする多くの材質に吸着しやすい性質をもつため、リゾホスファチジルイノシトールリン酸塩類もまたも同様の性質を有すると考えられる。そのためホスホイノシタイドは回収後から測定までの待機時間の間に分析用バイアル中で急速に損なわれ、検出した溶出ピークにはテーリングがみられる。本発明者らはホスホイノシタイドを高回収後、リン酸基にメチル化を施すことで分解・吸着を抑えた安定誘導体を作製し堅牢な分析を行う。このような手法は、リゾホスファチジルイノシトールリン酸塩類にも応用可能である。
3 高感度分析法
ホスホイノシタイドおよびリゾホスファチジルイノシトールリン酸塩類の測定には、高感度かつ定量性に優れた分析法である三連四重極質量分析計による選択反応モニタリング法(SRM)を用いる。ホスホイノシタイドはその構造から負イオンとして検出しやすいが、本発明の分析法ではリン酸基にメチル化等の保護化を施しているため正イオンとして検出しやすくなる。リゾホスファチジルイノシトールリン酸塩類もまた同様の性状を示す。各分子種はジアシルグリセロール(DG)を特徴的なフラグメントイオンとして選択する。分析は逆相カラム(C8)により脂肪酸側鎖の疎水性の違いを利用して各分子種ごとに分離・溶出する。同じ分子種の各ホスホイノシタイドはリン酸基の数の違いによりPIP3、PIP2、PIP1の順に溶出するため、この溶出時間の相違を利用して分析する。定量解析はGaussian法によりスムージングを行った各分子種のクロマトグラムのピーク面積を数値化し、それを生体内にほとんど存在しない各種17:0/20:4合成品を用いて作製した検量線に当てはめて算出する。本発明のこの分析法は、高感度かつ定量性に優れ、培養細胞以外にもヒト臨床検体や動物組織由来試料での解析が可能である。リゾホスファチジルイノシトールリン酸塩類についても、同様の分析が可能であり、分子量の相違はもとより、LPIP3、LPIP2、LPIP1の順に溶出するため、この溶出時間の相違を利用して分析し、適宜Gaussian法によりスムージングを行った各分子種のクロマトグラムのピーク面積を数値化し、標準品と対比し、作製した検量線に当てはめて算出することができる。
本発明は、疾患マーカーでもあり得るリゾホスファチジルイノシトールリン酸塩類を他の物質から区別して検出する技術を提供するものであるため、これにより、がんの診断を行うこともできる。
LPIPsの前駆体と考えられるジアシル型のイノシトールリン脂質(PIPs)の代謝異常は、種々の病態に関連することが知られており、治療標的、診断マーカーとしての有用性が見出されている。したがって、ジアシル型のイノシトールリン脂質(PIPs)と構造的に密接な関連のある本発明のLPIPsもまた、種々の病態に関連することが知られており、治療標的、診断マーカーとしての有用性を有することが期待される。具体的には以下のような用途が想定される。また、生化学第83巻第6号,pp.525―535,201で説明されているように、脂質メディエーターとしてのリゾホスファチジルイノシトールとその受容体GPR55のようなGタンパク質レセプター等を含め種々の活性があることが知られている。したがって、リゾホスファチジルイノシトールが様々な形でリン酸化された本発明の化合物は、リゾホスファチジルイノシトールやその受容体との関係でも、直接的または間接的に種々の生理学的用途と関連することが期待される。また、Fujii et al. Folia Pharmacol Jpn. Vol. 142, 2013, pp. 236-240で説明されているように、ホスホリパーゼCの作用でPIPsから生じるイノシトールポリリン酸群は細胞内のカルシウム動態などを制御しており、カルシウム動態の異常は精神疾患、筋疾患、心疾患をはじめ多岐にわたる病態に関連している。したがって、イノシトールポリリン酸群と構造的に密接な関連のある本発明のLPIPsもまた、治療標的、診断マーカーとしての有用性を有することが期待される。
(ホスファチジルイノシトールホスフェートおよびリゾホスファチジルイノシトールホスフェートの測定、検出および同定)
1つの局面において、本発明は、試料中のホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートを測定、検出または同定する方法を提供する。この方法はA)該試料を質量分析(MS)に適用する工程;およびB)該MSにおけるピークの溶出位置により該ホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートのリン酸基の位置を特定する工程を包含する。一つの実施形態では、試料はさらにクロマトグラフィーに適用される。一つの実施形態では、試料はさらにイオンモビリティ分離(IMS)に適用される。
本発明におけるホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートのリン酸基の位置の特定は、一つの実施形態では、標準品との比較によって行うことができる。あるいは、あらかじめ標準品での溶出位置や溶出時間を算出し設定しておくことにより、それと比較することで、特定を行うことができる。また、PIPsおよびLPIPsであることを同定する方法として、例えば、リン酸やイノシトールの安定同位体(13Cや重水素)をあらかじめ試料に添加することで天然のものと置き換えることができるかどうかを調べる方法が挙げられる。
別の局面において、本発明は、試料中のホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートを測定、検出または同定する方法を提供する。この方法はA)該試料をイオンモビリティ分離-質量分析(IMS-MS)に適用する工程;およびB)該IMS-MSにおけるピークの溶出位置により該ホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートのリン酸基の位置を特定する工程を包含する。
1つの実施形態では、本発明における特定する工程において前記ホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートに含まれるアシル基の有無も特定されることが特徴である。試料中のリン脂質類には、アシル基がないものも存在するが、本発明の測定では脱アシル化されないことから、インタクトの状態で測定が可能であり、それゆえ、アシル基の有無も特定することができる。
1つの実施形態では、本発明における特定する工程において前記ホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートに含まれるアシル基の分子量の合計も特定される。本発明の測定では、質量分析によって、分子量が特定される。従って、いったんホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートであることが特定されるとその分子量から結合しているアシル基の分子量の合計が特定されることとなる。
好ましい実施形態では、本発明における特定する工程において前記ホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートに含まれるアシル基の種類も特定される。本発明の測定では、質量分析によって、分子量が特定される。従って、いったんホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートであることが特定されるとその分子量から結合しているアシル基の分子量の合計が特定され、さらにホスファチジルイノシトールホスフェートの場合モノアシル体が質量分析で特定されるため、アシル基の一方の分子量が特定される。一方の分子量が特定されると他方の分子量も特定され、分子量からアシル基の種類が特定されることとなる。MSおよびMS/MSによる測定の結果に基づいて分子量からアシル基の種類を特定する方法は、例えば、Clark J et al., Nat Methods. 2011 Mar;8(3):267-72. doi:10.1038/nmethを参考にすることができる。
1つの実施形態では、本発明における測定、検出または同定は、ホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートを他のイノシトール含有リン脂質から区別して行うことを特徴とする。このようなことができるのは、本発明の測定、検出または同定の方法において、アシル基を保持したまま測定等ができるからであり、より具体的に説明すると、ホスファチジルホスフェートと、リゾホスファチジルイノシトールホスフェートと、グリセロホスホイノシトールなどのイノシトール含有リン酸とは、アシル基が保持される測定を行うことでアシル基の分子量の分が相違として区別することができる。
1つの実施形態では、本発明の測定対象である試料は、ホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートの分解がなされない条件で調製されたものである。
したがって、本発明の測定、検出または同定において、ホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートの分解がなされない条件は、分解がなされない任意の条件を挙げることができ、特に、脱アシル化処理を行わないことを含み、このほか、試料を変性させる処理を行わないこと、リン酸基に保護基を導入する処理を行うことなどの条件を挙げることができる。
本発明で使用される液体カラムクロマトグラフィーは、キラルカラム、逆相カラム、順相カラム、イオン交換カラム等を用いることができ、親水基、疎水基を分離する任意のカラムクロマトグラフィーを用いることができる。
本発明で使用される場合、クロマトグラフィー(ガスクロマトグラフィーまたは液体カラムクロマトグラフィー)は、イオンモビリティ分離と組み合わせられ得る。理論に束縛されることを望まないが、本発明では、イオンモビリティ分離により、より明確に、ホスホイノシタイドおよび/またはリゾホスホイノシタイドのリン酸基の位置を分離することができることが示されており、任意のクロマトグラフィー(例えば、液体カラムクロマトグラフィー)をイオンモビリティ分離と組み合わせ、さらに質量分析を行うことで、アシル基を保持したままホスホイノシタイドおよび/またはリゾホスホイノシタイドのリン酸基の位置を分離して測定、検出または同定することができる。あるいは、イオンモビリティ分離を利用しない場合でも、質量分析(MS)を用いることによってアシル基を保持したままホスホイノシタイドのリン酸基の位置を分離して測定、検出または同定することができ、また、さらにキラルカラムを用いた液体クロマトグラフィーなどのクロマトグラフィーと組み合わせてリン酸基の位置を分離して測定、検出または同定することができる。あるいは、イオンモビリティ分離を用いる場合は、クロマトグラフィーを使用せずそのまま質量分析と組わせてもよい。
本発明の好ましい実施形態では、本発明の方法は、ホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートを定量する工程をさらに包含する。
1つの実施形態では、本発明で使用される試料は、インタクトな試料である。ここで、試料がインタクトであるとは、ホスホイノシタイドおよびリゾホスホイノシタイドのアシル基が保持される条件を含み、例えば、加熱による変性、空気中の酸素、湿気、熱、光、金属イオン、微生物あるいは酵素などの作用による酸化、水系溶媒中における加水分解、メチルアミン等のアルキルアミン存在下での脱アシル化等を受けていない状態などを挙げることができるがこれらに限定されない。
1つの実施形態では、本発明において、ホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートのリン酸基の位置の特定は、試料を標識せずに行われる。蛍光標識や放射性同位体での標識を行うことが必要でないことから、生体内の試料について生体のそのままの状況またはそれに類似する条件下での分析を行うことができ、より生体の情報を反映した解析を行うことができる。
(測定、検出または同定装置)
1つの局面において、本発明は、試料中のホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートのアシル基およびリン酸基の位置を測定、検出または同定する装置を提供する。ここで、この装置は、質量分析装置を含み、好ましくはさらにクロマトグラフィー用の装置またはイオンモビリティ分離用の装置を含み、例えば、クロマトグラフィー用の装置はガスクロマトグラフィーおよび液体クロマトグラフィー用の少なくとも1つの装置を含みうる。理論に束縛されることを望まないが、本明細書において液体カラムクロマトグラフィーと質量分析装置を用いてホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートを測定することができていることから、ガスクロマトグラフィーにおいても同様に分離可能であり測定することができると理解される。リン酸位置異性体間の分離をより正確に行う場合は、クロマトグラフィー用の装置またはイオンモビリティ分離用の装置と組み合わせることが好ましい。具体的な実施形態としては、本発明は、質量分析(MS)装置と、ホスファチジルイノシトールホスフェートの分解がなされない条件で該MSに該試料を適用する適用部とを含む。より具体的な実施形態としては、本発明は、液体カラムクロマトグラフィー-質量分析(LC-MS)装置と、ホスファチジルイノシトールホスフェートの分解がなされない条件で該LC-MSに該試料を適用する適用部とを含む。
別の局面において、本発明は、試料中のホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートのアシル基およびリン酸基の位置を測定、検出または同定する装置を提供する。ここで、この装置は、イオンモビリティ分離-質量分析(IMS-MS)装置と、ホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートの分解がなされない条件で該IMS-MSに該試料を適用する適用部とを含む。
本発明において、LC-MSを用いる場合、必要に応じて、イオンモビリティ分離を行う手段を含んでいてもよい。
本明細書において使用される液体カラムクロマトグラフィーは、キラルカラム、逆相カラム、順相カラム、イオン交換カラム、親水基、疎水基を分離するカラムからなる群より選択される。
1つの実施形態では、前記ホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートを検知または定量する手段をさらに含む。このような見地または定量する手段としては、例えば、得られた検出ピークを内部標準と比較して計算して定量する方法などが挙げられる。
(ホスホイノシタイドおよび/またはリゾホスホイノシタイドの分離・精製および純品生産)
1つの局面において、本発明は、試料中のホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートを、アシル基を保持しつつ、リン酸基の位置に応じて分離または精製する方法を提供する。この方法はA)該試料を質量分析(MS)に適用する工程;およびB)該MSの溶出物から、ピークの溶出位置により特定された目的の位置にリン酸基を有するホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートを収集する工程を包含する。1つの実施形態では、試料はさらにクロマトグラフィーまたはイオンモビリティ分離(IMS)に適用される。
1つの局面において、本発明は、ホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートのリン酸基の位置について2以上存在する混合物から、該混合物に含まれるホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートのリン酸基の位置の種類の数より少ない種類(例えば、1種類)の位置にリン酸基を有するホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートを含む試料を生産する方法を提供する。この方法は、A)該試料をクロマトグラフィー、イオンモビリティ分離(IMS)または質量分析(MS)に適用する工程;およびB)該クロマトグラフィー、IMSまたはMSの溶出物から、ピークの溶出位置により特定された目的の位置にリン酸基を有するホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートを含む画分を収集する工程を包含する。1つの実施形態では、試料はクロマトグラフィー、イオンモビリティ分離および質量分析の任意の組み合わせに適用される。
本発明において、ピークの溶出位置により特定された目的の位置にリン酸基を有するホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートを収集する技術は、当該分野で知られる任意の技術を用いることができ、例えば、オートサンプラーなどの適宜の機器を用いることができ、あるいは手動で収集してもよい。
ここで、ホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートのリン酸基の位置について2以上存在する混合物としては、生体試料、食品、代謝物や他の任意のホスホイノシタイドおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートを含むまたは含むと推定される任意の試料を挙げることができる。特に、本発明において、混合物は、一リン酸体のホスファチジルイノシトール(ホスファチジルイノシトール-3-一リン酸、ホスファチジルイノシトール-4-一リン酸、ホスファチジルイノシトール-5-一リン酸)の3つのアイソマーのうちの2つまたは3つのアイソマーを含み得、同様に一リン酸体のリゾホスファチジルイノシトールの3つのアイソマーのうちの2つまたは3つのアイソマーを含み得、二リン酸体のホスファチジルイノシトール(ホスファチジルイノシトール-3,4-二リン酸、ホスファチジルイノシトール-3,5-二リン酸、ホスファチジルイノシトール-4,5-二リン酸)のうちの2つまたは3つのアイソマーを含み得、同様に二リン酸体のリゾホスファチジルイノシトールの3つのアイソマーのうちの2つまたは3つのアイソマーを含み得、これらを分離して、該混合物に含まれるホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートのリン酸基の位置の種類の数より少ない種類(例えば、1種類)の位置にリン酸基を有するホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートを含む試料が生成され得る。本明細書では、1種類の位置にリン酸基を有するホスファチジルイノシトールホスフェートおよび1種類の位置にリン酸基を有するリゾホスファチジルイノシトールホスフェートは、それぞれ、7つの種類のリン酸基の結合パターンがある任意のアイソマーであり得、これらは、ホスファチジルイノシトール-3-一リン酸、ホスファチジルイノシトール-4-一リン酸、ホスファチジルイノシトール-5-一リン酸、ホスファチジルイノシトール-3,4-二リン酸、ホスファチジルイノシトール-3,5-二リン酸、ホスファチジルイノシトール-4,5-二リン酸、ホスファチジルイノシトール-3,4,5-三リン酸、およびこれらのリゾ体である。混合物からその一部での分離することができる技術も本発明の対象である。
本明細書において「混合物に含まれるホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートのリン酸基の位置の種類の数より少ない種類」とは、混合物に含まれるホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートのリン酸基の位置の種類の数をnとした場合、n-1以下であることを意味する。好ましくは、混合物に含まれるホスファチジルイノシトールホスフェートおよび/またはリゾホスファチジルイノシトールホスフェートのリン酸基の位置の種類の数より少ない種類は1であるが、それに限定されず、1種類、2種類、3種類、4種類などでもよい。特に、一リン酸体のホスファチジルイノシトール(ホスファチジルイノシトール-3-一リン酸、ホスファチジルイノシトール-4-一リン酸、ホスファチジルイノシトール-5-一リン酸)の3つのアイソマー、一リン酸体のリゾホスファチジルイノシトールの3つのアイソマー、二リン酸体のホスファチジルイノシトール(ホスファチジルイノシトール-3,4-二リン酸、ホスファチジルイノシトール-3,5-二リン酸、ホスファチジルイノシトール-4,5-二リン酸)の3つのアイソマー、または二リン酸体のリゾホスファチジルイノシトールの3つのアイソマーを分離することができることが有利であり得る。
(一般技術)
本明細書において用いられる分子生物学的手法、生化学的手法、微生物学的手法は、当該分野において周知であり慣用されるものであり、例えば、Sambrook J. et al.(1989). Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harborおよびその3rd Ed.(2001); Ausubel, F.M.(1987).Current Protocols in Molecular Biology, Greene Pub. Associates and Wiley-Interscience; Ausubel, F.M.(1989). Short Protocols in Molecular Biology: A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology, Greene Pub. Associates and Wiley-Interscience; Innis, M.A.(1990).PCR Protocols: A Guide to Methods and Applications, Academic Press; Ausubel, F.M.(1992).Short Protocols in Molecular Biology: A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology, Greene Pub. Associates; Ausubel, F.M. (1995).Short Protocols in Molecular Biology: A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology, Greene Pub. Associates; Innis, M.A. et al.(1995).PCR Strategies, Academic Press; Ausubel, F.M.(1999).Short Protocols in Molecular Biology: A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology, Wiley, and annual updates; Sninsky, J.J. et al.(1999). PCR Applications: Protocols for Functional Genomics, Academic Press、別冊実験医学「遺伝子導入&発現解析実験法」羊土社、1997などに記載されており、これらは本明細書において関連する部分(全部であり得る)が参考として援用される。
人工的に合成した遺伝子を作製するためのDNA合成技術および核酸化学については、例えば、Gait, M.J.(1985). Oligonucleotide Synthesis: A Practical Approach, IRL Press; Gait, M.J.(1990). Oligonucleotide Synthesis: A Practical Approach, IRL Press; Eckstein, F.(1991). Oligonucleotides and Analogues: A Practical Approach, IRL Press; Adams, R.L. et al.(1992). The Biochemistry of the Nucleic Acids, Chapman &H all; Shabarova, Z. et al.(1994).Advanced Organic Chemistry of Nucleic Acids, Weinheim; Blackburn, G.M. et al.(1996). Nucleic Acids in Chemistry and Biology, Oxford University Press; Hermanson, G.T.(I996). Bioconjugate Techniques, Academic Pressなどに記載されており、これらは本明細書において関連する部分が参考として援用される。
本明細書において「または」は、文章中に列挙されている事項の「少なくとも1つ以上」を採用できるときに使用される。「もしくは」も同様である。本明細書において「2つの値」の「範囲内」と明記した場合、その範囲には2つの値自体も含む。
本明細書において引用された、科学文献、特許、特許出願などの参考文献は、その全体が、各々具体的に記載されたのと同じ程度に本明細書において参考として援用される。
以上、本発明を、理解の容易のために好ましい実施形態を示して説明してきた。以下に、実施例に基づいて本発明を説明するが、上述の説明および以下の実施例は、例示の目的のみに提供され、本発明を限定する目的で提供したのではない。従って、本発明の範囲は、本明細書に具体的に記載された実施形態にも実施例にも限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。
以下に実施例を記載する。ホスホイノシタイドの一つの構造特性であるグリセロールのsn-1,2位水酸基に結合する脂肪酸鎖の多様性(分子種)に着目した研究はほとんどなされていない。細胞内ホスホイノシタイドレベルの測定法としては、放射性同位元素によって標識された脱アシル化ホスホイノシタイドを分析するHPLC法が主流である。しかし、この半定量分析手法は対象試料に制限があり(vivoでは困難)、何より分子種レベルの測定はできない。そこで発明者らは、LC-MS/MSを用いて、定量性に優れた新規分析手法を確立した。この分析手法は幅広い生体試料を対象とした、分子種レベルでのホスホイノシタイド分析が可能である。
必要な場合、以下の実施例で用いる動物の取り扱いは、全ての動物実験(生体試料の調製等)は、秋田大学の動物実験ガイドラインに従って実施した。また、ヒトを対象とする場合には、ヘルシンキ宣言に基づいて行った。試薬類は具体的には実施例中に記載した製品を使用したが、他メーカー(Sigma-Aldrich、和光純薬、ナカライ、R&D Systems、USCN Life Science INC等)の同等品でも代用可能である。
(略号)
本明細書において説明した略称の他、以下の略称も用いる。
PI:ホスファチジルイノシトール
PI3PまたはPI(3)P:ホスファチジルイノシトール-3-一リン酸
PI4PまたはPI(4)P:ホスファチジルイノシトール-4-一リン酸
PI5PまたはPI(5)P:ホスファチジルイノシトール-5-一リン酸
(PI3PまたはPI4PまたはPI5PをPIP1と表記する)
PI(3,4)P:ホスファチジルイノシトール-3,4-二リン酸
PI(3,5)P:ホスファチジルイノシトール-3,5-二リン酸
PI(4,5)P:ホスファチジルイノシトール-4,5-二リン酸
(PI(3,4)PまたはPI(3,5)PまたはPI(4,5)PをPIP2と表記する)
PI(3,4,5)P:ホスファチジルイノシトール-3,4,5-三リン酸
(PI(3,4,5)PをPIP3と表記する)
PIP1,PIP2,PIP3をPIPsと総称する。
PIPsのグリセロールのsn-1水酸基またはsn-2水酸基のいずれか一方のみを介して脂肪酸もしくは炭化水素と結合した構造物をLPIPsと総称する。
(実施例1:リゾホスファチジルイノシトールリン酸類の製造および同定)
本実施例では、リゾホスファチジルイノシトールリン酸類の製造を行い、その新規物質の新規同定法も開発した。
(化学物質)
以下の試料を標準試料および出発原料として用いた。
(材料および方法)
(使用材料)
出発原料として用いるホスファチジルイノシトールリン酸である17:0/20:4-PI3P、17:0/20:4-PI4P、17:0/20:4-PI5P、17:0/20:4-PI(3,4)P、17:0/20:4-PI(3,5)P、17:0/20:4-PI(4,5)P、17:0/20:4-PI(3,4,5)Pおよびその他のグリセロリン脂質標準合成品は、Avanti Polar Lipids(Alabaster,AL,USA)から購入した。トリメチルシリルジアゾメタン(TMS-ジアゾメタン)は、東京化成から購入した。超純水はKantoChemicals(Tokyo,Japan)から入手した。他のすべての溶媒は、HPLCまたはLC-MSグレードであり、他の化学試薬は分析グレードであった。これらは、Wako Pure Chemicalsより入手した。
(合成方法)
出発原料としてホスファチジルイノシトールリン酸(一リン酸、二リン酸および三リン酸)を用いて、メチルアミンとのO→Nトランスアシレーション反応による脱アシル化を行った。脱アシル化は、1つのアシルのみが脱アシル化できるように、以下の条件を設定した:
Figure 2022118008000016
(実験条件)
クロロホルム/メタノール(1/1)に溶解した100pmolの1-ヘプタデカノイル-2-アラキドノイル-sn-グリセロ-3-ホスホ-1’-myo-イノシトール-4’一リン酸(1-heptadecanoyl-2-arachidonoyl-sn-glycero-3-phospho-1'-myo-inositol-4'-monophosphate)(17:0/20:4-PI4P)をNガスで乾固し、0.3mLの2.13%メチルアミン溶液(メチルアミン/水/メタノール/1-ブタノール(1.92/38.08/40/10))あるいは10.7%メチルアミン溶液(メチルアミン/水/メタノール/1-ブタノール(9.6/30.4/40/10))を53℃あるいは37℃で添加して、撹拌後53℃あるいは37℃で0,5,10,30,60,120分間静置し、氷冷メタノール溶液を加えることにより反応をクエンチした。反応物をNガスで乾固し、目的とするリゾホスファチジルイノシトール一リン酸(LPIP1:収率約0~40%)を、リン酸基のメチル化保護を行い、三連四重極質量分析計による以下の方法で測定した。
(測定および検出)
「三連四重極質量分析計でのSRMによる測定および検出方法」を以下に記す。
LPIPsリン酸基のメチル化反応:質量分析計での高感度測定のために、LPIPsリン酸基のメチル化保護反応を行った。LPIPsを含む検体をクロロホルム/メタノール(1/1) 800μLに溶解しトリメチルシリルジアゾメタン150μLを加え室温で5分間反応させた。反応を氷酢酸10μLを加えクエンチした。メタノール/水/クロロホルム(48:47:3)800μLとクロロホルム400μLを加え撹拌後、有機層をNガスで乾固させた。メタノール/70%エチルアミン(1:0.13%)、v/v)27μLと水9μLを加え、撹拌した。
LC-ESIMS/MS系:LC-ESIMS/MS分析を、非金属インジェクター部分および25μL PEEKチューブのサンプルループを備えるHTC PALオートサンプラー(CTC Analytics,Zwingen,Switzerland)と結合した、UltiMate 3000 LC system(Thermo-Fisher Scientific,Waltham,MA)とともにTSQ-Vantage(Thermo-Fisher Scientific)を用いることで行った。PIPs画分を移動相A(アセトニトリル/HO=4/1,0.13%エチルアミン(70%溶液),v/v))/移動相B(2-プロパノール/アセトニトリル=4/1,0.13%エチルアミン(70%溶液),v/v))比を70%/30%(0~1分)、1~3分にかけて10%/90%のグラジエントをかけ、引き続き10%/90%(3~7.5分)、70%/30%(7.5~13分)を用いたグラジエントによって分離した。流速は、220μL/分であり、クロマトグラフィーを60℃でGL sciences Inertsil Bio C18 150×1.0(粒子径1.9μm)カラムを用いて行った。典型的には、試料10μLを注入した。
質量分析の条件
イオンスプレー電圧を3.0kVに設定した。加熱されたキャピラリー温度を270°Cに設定した。他のパラメータを製造者の推奨にしたがって設定した。MS系をXcaliburソフトウェアを用いて調整した。ポジティブイオンモードにおける選択反応モニタリング(SRM)法によってLPIPsを測定した。SRMモードにおける個々のLPIPsの測定条件を表2にまとめた。LPIP1、LPIP2、およびLPIP3を親イオンのm/z値(Q1)と娘イオンとして測定するモノアシルグリセロールのm/z値(Q2)の組合せによって同定した。その模式図を図1-1に示す。
Figure 2022118008000017
(結果)
横軸に反応時間を、縦軸に17:0 LPIP1あるいは20:4 LPIP1の生成量(クロマトグラム上の原料と反応生成物のピーク面積比から得た収率)を図1-1示す。従来法(メチルアミン濃度10.7%による120分間インキュベーション)では、LPIP1は検出されず、これは反応時間を60分に短縮しても同様であった。反応時間をさらに短縮して5,10,30分とすることによってはじめて、LPIP1が検出された。17:0 LPIP1と20:4 LPIP1の両者が生成された。従来法より低いメチルアミン濃度2.14%による反応でも同様の反応時間依存性の傾向が認められた。この場合、反応時間60分、120分でも少量のLPIP1が検出され、5,10,30分ではより多くのLPIP1が検出された。
図1-2に示すように、反応は温度に依存しており、10.7%メチルアミン、37℃、10分間インキュベーションでは、53℃での反応より高い収率でLPIP1が得られた。
(考察)
メチルアミンを用いたこの方法は従来、イノシトールリン脂質を含むリン脂質の親水基には影響を与えず、二つのアシル基を完全に脱アシル化する目的で汎用されているように、イノシトールに結合するリン酸の位置が変更しないことが知られており(Serunian LA, et al. Methods Enzymol. 1991;198:78-87, Fujii et al. Folia Pharmacol Jpn. 2013; 142: 236-240)、それより緩和な条件であれば、リン酸基の位置や数は変更しない。反応時間の短縮、メチルアミン濃度の低減、反応温度の低下、その組合せによって、脱アシル化の程度を調節することにより、1つのアシルのみを脱アシル化でき、出発物質として用いるジアシル型PIPsに対応したLPIPsを合成できる。次に、表3に、本実施例で市販のPIPs合成品を原材料として合成することができるLPIPsの例を示し、表4には、リン酸基の位置まで確定することができる例を示す。表中の数字は、炭素数と二重結合の数を示す。二重結合があるものについては、16:1=9-ヘキサデセン酸(パルミトレイン酸);18:1=cis-9-オクタデセン酸(オレイン酸);20:4=5,8,11,14-イコサテトラエン酸(アラキドン酸);22:6=4,7,10,13,16,19-ドコサヘキサエン酸である。
Figure 2022118008000018
Figure 2022118008000019
図2(図2A~図2G)において、リン酸化パターンが異なる7種類のPIPs原料(アシル基は17:0、20:4)から製造したそれぞれのLPIPsの結果を図示する。出発原料として17:0/20:4-PI3P、17:0/20:4-PI4P、17:0/20:4-PI5P、17:0/20:4-PI(3,4)P、17:0/20:4-PI(3,5)P、17:0/20:4-PI(4,5)P、17:0/20:4-PI(3,4,5)Pを用い、10.7%メチルアミン存在下53℃、10分間インキュベーションの後に、氷冷メタノール溶液を加えることにより反応をクエンチした。反応物をN2ガスで乾固し、目的とするLPIPsのリン酸基のメチル化保護を行い、三連四重極質量分析計による上記の方法で測定した。いずれのPIPsを原料としても、上記メチルアミン反応でLPIPsの生成が認められた。
(化合物の同定)
本発明の化合物を同定するために、LPIPsの構造を裏付ける特異的フラグメントの精密質量測定を行った。「ハイブリッド四重極-オービトラップ質量分析計を用いた測定および検出方法」を以下に記す。使用した機器は、上述の三連四重極質量分析計よりも高い質量精度をもつOrbitrap Q-Exactive Plusであり、その使用条件は以下のとおりである。
LC-ESI MS/MS系:LC-ESI MS/MS分析を、Ultimate 3000 LC system(Thermo-Fisher Scientific, Waltham, MA)とともにOrbitrap Q-Exactive Plus(Thermo-Fisher Scientific, Waltham, MA)を用いることで行った。PIPs画分を移動相A(アセトニトリル/HO=4/1,0.13%エチルアミン(70%溶液),v/v))/移動相B(2-プロパノール/アセトニトリル=4/1,0.13%エチルアミン(70%溶液),v/v))比を70%/30%(0~1分)、1~3分にかけて10%/90%のグラジエントをかけ、引き続き10%/90%(3~7.5分)、70%/30%(7.5~13分)を用いたグラジエントによって分離した。流速は、220μL/分であり、クロマトグラフィーを60℃でGL sciences Inertsil Bio C18 150×1.0(粒子径1.9μm)カラムを用いて行った。
なお、図5Cおよび図5Dの分析については、代替的に以下の条件で行った。PIPs画分を移動相A(メタノール/HO/70%エチルアミン(20:80:0.13,v/v))/移動相B(メタノール/HO/2-プロパノール/70%エチルアミン(5:5:90:0.13、v/v))比を90%/10%(0~0.1分)、0.1~3分にかけて70%/30%のグラジエントをかけ、引き続き10%/90%(3~15分)を用いたグラジエントによって分離した。流速は、30μL/分であり、クロマトグラフィーを30°CでWaters X-Bridge C8(3.5mm、1.0x150mm)カラムを用いて行った。
典型的には、試料10μLを注入した。質量分析の条件としては、イオンスプレー電圧を3.0kVに設定した。加熱されたキャピラリー温度を250℃に設定した。他のパラメータを製造者の推奨にしたがって設定した。MS系をXcaliburソフトウェアを用いて調整した。ポジティブイオンモードにおける選択イオンモニタリング法(Selected Ion Monitoring;SIM)および並列反応モニタリング法(Parallel reaction monitoring;PRM)によってLPIPsを測定した。
17:0/20:4-PI4P、17:0/20:4-PI(4,5)P、17:0/20:4-PI(3,4,5)P合成品を上述のように10.7%メチルアミン存在下53℃、10分間インキュベーションすることにより調製したLPIPsを試料として、本発明の化合物が合成されていることを確認した。LPIP1,LPIP2,LPIP3について特異的フラグメントの同定により、本発明の構造が同定できたといえる理論は以下のとおりである。
図3Aのクロマトグラムおよび図3Bの出発物質、生成物質、フラグメントの構造式を参照しながらLPIP1の同定について説明する。37:4 PI(4)P(sn-1 17:0、sn-2 20:4 PI(4)P)の緩和な脱アシル化反応(図1参照)によって生ずる二種のLPI(4)Pについて、LPI(4)PならびにLPI(4)Pに由来するフラグメントの精密質量分析を行った結果を、LPIP1合成反応の代表例として示す。図3Aに17:0 LPIP(一段目)とそのフラグメントイオン(二段目)、20:4 LPIP(三段目)とそのフラグメントイオン(四段目)の精密質量測定結果を、決定された分子式とともに示す。
反応生成物中にm/z=754.3902の物質(一段目)、ならびに、m/z=788.3749の物質(三段目)が検出された。これらと、17:0 LPIP1(3メチル化体、エチルアミン付加体)、ならびに、20:4 LPIP1(3メチル化体、エチルアミン付加)の分子式から求められるm/z理論値との誤差は0.03ppm(5ppm以下)、ならびに、0.47ppm(5ppm以下)であったことから、17:0 LPIP1ならびに20:4 LPIP1と同じ組成式をもつ物質が、上記脱アシル化反応により生成されたことが明らかとなった。
次に、一段目に検出される物質を含むm/z=754.3902±1.0の範囲で検出されうる物質を分解して生じる物質(フラグメントイオン)を検出した結果を二段目に示し、三段目に検出される物質を含むm/z=788.3749±1.0の範囲で検出されうる物質のフラグメントイオン
を四段目に示す。
一段目に示した物質m/z=754.3902は、その部分構造として二段目に検出されるm/z327.2892とm/z383.0507をもつ。m/z327.2892は17:0モノアシルグリセロール(17:0 MG)(水酸基が一つ抜けた1価プラスイオン)の分子式から求められるm/z理論値との誤差が0.48ppm(5ppm以下)であり、m/z383.0507はイノシトール二リン酸(3メチル化体、プロトン付加体として検出)の分子式から求められるm/z理論値との誤差が1.16ppm(5ppm以下)であった。よって、一段目の物質の構造式が確定され、m/z=754.3902は17:0 LPIP1(3メチル化体、エチルアミン付加体として検出)であることが確認された。
一方、三段目に示した物質m/z=788.3749は、その部分構造として四段目に検出されるm/z361.2736とm/z383.0511をもつ。m/z361.2736は20:4モノアシルグリセロール(20:4 MG)(水酸基が一つ抜けた1価プラスイオン)の分子式から求められるm/z理論値との誤差が0.45ppm(5ppm以下)であり、m/z383.0511はイノシトール二リン酸(3メチル化体、プロトン付加体として検出)の分子式から求められるm/z理論値との誤差が2.18ppm(5ppm以下)であった。よって、三段目の物質の構造式が確定され、m/z=788.3749は20:4 LPIP1(3メチル化体、エチルアミン付加体として検出)であることが確認された。
図3Cのクロマトグラムおよび図3Dの反応出発物質、生成物質、フラグメントの構造式を参照しながらLPIP2の同定について説明する。図3Cは、37:4 PI(4,5)P2(sn-1 17:0、sn-2 20:4 PI(4,5)P2)の緩和な脱アシル化反応によって生ずる二種のLPI(4,5)P2について、LPI(4,5)P2ならびにLPI(4,5)P2に由来するフラグメントの精密質量分析を行った結果を、LPIP2合成反応の代表例として示す。17:0 LPIP(一段目)とそのフラグメントイオン(二段目)、20:4 LPIP(三段目)とそのフラグメントイオン(四段目)の精密質量測定結果を、決定された分子式とともに示す。
反応生成物中にm/z=862.3916の物質(一段目)、ならびに、m/z=896.3695の物質(三段目)が検出された。これらと、17:0 LPIP2(5メチル化体、エチルアミン付加体)、ならびに、20:4 LPIP2(5メチル化体、エチルアミン付加体として検出)の分子式から求められるm/z理論値との誤差は4.35ppm(5ppm以下)、ならびに、3.00ppm(5ppm以下)であったことから、17:0 LPIP2ならびに20:4 LPIP2と同じ組成式をもつ物質が、上記反応により生成されたことが明らかとなった。
次に、一段目に検出される物質を含むm/z=862.3916±1.0の範囲で検出されうる物質を分解して生じる物質(フラグメントイオン)を検出した結果を二段目に示し、三段目に検出される物質を含むm/z=896.3695±1.0の範囲で検出されうる物質のフラグメントイオン
を四段目に示す。
一段目に示した物質m/z=862.3916は、その部分構造として二段目に検出されるm/z=327.2894とm/z=491.0487をもつ。m/z=327.2894は17:0 モノアシルグリセロール(17:0 MG)(水酸基が一つ抜けた1価プラスイオン)の分子式から求められるm/z理論値との誤差が0.01ppm(5ppm以下)であり、m/z=491.0487はイノシトール三リン酸(5メチル化体、プロトン付加体として検出)の分子式から求められるm/z理論値との誤差が1.69ppm(5ppm以下)であった。よって、一段目の物質の構造式が確定され、m/z=862.3916は17:0 LPIP2(5メチル化体、エチルアミン付加体として検出)であることが確認された。
一方、三段目に示した物質m/z=896.3695は、その部分構造として四段目に検出されるm/z=361.2737とm/z=491.0488をもつ。m/z=361.2737は20:4 モノアシルグリセロール(20:4 MG)(水酸基が一つ抜けた1価プラスイオン)の分子式から求められるm/z理論値との誤差が0.11ppm(5ppm以下)であり、m/z=491.0488はイノシトール三リン酸(5メチル化体、プロトン付加体として検出)の分子式から求められるm/z理論値との誤差が1.88ppm(5ppm以下)であった。よって、三段目の物質の構造式が確定され、m/z=896.3695は20:4 LPIP2(3メチル化体、エチルアミン付加体として検出)であることが確認された。
図3Eのクロマトグラムおよび図3Fの反応出発物質、生成物質、フラグメントの構造式を参照しながらLPIP3の同定について説明する。図3Eは、37:4 PI(3,4,5)P3(sn-1 17:0、sn-2 20:4 PI(3,4,5)P3)の緩和な脱アシル化反応によって生ずる二種のLPI(3,4,5)P3について、LPI(3,4,5)P3ならびにLPI(3,4,5)P3に由来するフラグメントの精密質量分析を行った結果を示す。17:0 LPIP(一段目)とそのフラグメントイオン(二段目)、20:4 LPIP(三段目)とそのフラグメントイオン(四段目)の精密質量測定結果を、決定された分子式とともに示す。反応生成物中にm/z=970.3843の物質(一段目)、ならびに、m/z=1004.3726の物質(三段目)が検出された。これらと、17:0 LPIP3(7メチル化体、エチルアミン付加体)、ならびに、20:4 LPIP3(7メチル化体、エチルアミン付加体)の分子式から求められるm/z理論値との誤差は1.18ppm(5ppm以下)、ならびに、2.72ppm(5ppm以下)であったことから、17:0 LPIP3ならびに20:4 LPIP3と同じ組成式をもつ物質が、上記反応により生成されたことが明らかとなった。
次に、一段目に検出される物質を含むm/z=970.3843±1.0の範囲で検出されうる物質を分解して生じる物質(フラグメントイオン)を検出した結果を二段目に示し、三段目に検出される物質を含むm/z=1004.3726±1.0の範囲で検出されうる物質のフラグメントイオンを四段目に示す。
一段目に示した物質m/z=970.3843は、その部分構造として二段目に検出されるm/z=327.2891とm/z=599.0455をもつ。m/z=327.2894は17:0モノアシルグリセロール(17:0 MG)(水酸基が一つ抜けた1価プラスイオン)の分子式から求められるm/z理論値との誤差が0.85ppm(5ppm以下)であり、m/z=599.0455はイノシトール四リン酸(7メチル化体、プロトン付加体として検出)の分子式から求められるm/z理論値との誤差が0.01ppm(5ppm以下)であった。よって、一段目の物質の構造式が確定され、m/z=970.3843は17:0LPIP3(7メチル化体、エチルアミン付加体として検出)であることが確認された。
他方、三段目に示した物質m/z=1004.3726は、その部分構造として四段目に検出されるm/z=361.2735とm/z=599.0444をもつ。m/z=361.2735は20:4モノアシルグリセロール(20:4 MG)(水酸基が一つ抜けた1価プラスイオンとして検出)の分子式から求められるm/z理論値との誤差が0.62ppm(5ppm以下)であり、m/z=599.0444はイノシトール四リン酸(7メチル化体、プロトン付加体として検出)の分子式から求められるm/z理論値との誤差が1.94ppm(5ppm以下)であった。よって、三段目の物質の構造式が確定され、m/z=1004.3726は20:4LPIP3(7メチル化体、エチルアミン付加体として検出)であることが確認された。
以上図3A~図3Fが、精密質量測定によるLPIPsの同定の証明になる。
(考察)
生成物と生成物由来フラグメントの構造(フラグメント)の精密質量の決定によって、上記結果に記すように生成物の構造が一義的に決定された。「ハイブリッド四重極-オービトラップ質量分析計用いた測定および検出方法」によって得られた結果は、「三連四重極質量分析計でのSRMによる測定および検出方法」と同様に、PIPsの適切なメチルアミン処理によってLPIPsが生じることを示しており、二つの測定法は共に、LPIPsの検出と測定に適していると考えられた。
(LPIPsのNMR解析)
合成したLPIPsについてNMRによって構造を決定した。NMRによる脂質の構造決定について、当業者は適切に構造決定を行うことができ、例えば、H化学シフトは、Ong et al.,Mol. Biosys.(2009)5,288-298などに記載されているものを参照することができる。
グリセロール骨格において、1位は約3.7ppm、2位は約5.2ppm、3位は約4.1ppmの化学シフトを与えるため、sn-1とsn-2の区別が可能である。
脂肪酸のa位、b位について、aCHは約2.3ppm、bCHは約1.6ppmの化学シフトを与えるため、sn-1とsn-2の区別が可能である。
多価不飽和脂肪酸の多価不飽和部分は、約2.8ppm、約5.3ppmの化学シフトを与えるため、リゾリン脂質中の脂肪酸の種類の推定に利用可能である。
リン原子は、0~2ppm(31P、リゾリン脂質化に伴い約0.5ppm低磁場シフト)の化学シフトを与えるため、反応進行度の調査等に利用可能である。
例えば、図4Aに示すようにNMRから脂質の構造を決定することができる。
以下の試料についてNMR測定を行った。また、Brain PI4P (Avanti Polar Lipids、アラバマ、米国)1mgのNMR測定も行った。
・試料1) 16:0 LPI4P 5~7nmol
・試料2) 17:0 LPI(4,5)P2 4~6nmol
・試料3) 18:0 LPI(4,5)P2 4~6nmol
・試料4) 32:0(16:0/16:0) PI4P 10nmol
・試料5) 37:4 (17:0/20:4) PI(4,5)P2 10nmol
・試料6) Brain PI(4,5)P2(大部分が38:4(18:0/20:4)) 10nmol
試料1~3は、上記の実施例に従って調製した。試料4~6は、Avanti Polar Lipids(アラバマ、米国)から購入した。
試料1~6に、それぞれ約500mLのCDCl:CDOD=1:1を添加して、Vortexで溶解させた。H-1D、TOCSYスペクトルを測定した(37℃、約半日)。pH=6.0のDO中EDTA-2Cs溶液100mLを添加した(J. Lipids Res. (1988) 29、679-689)。31P-NMRスペクトルを測定した(37℃、約2日)。ここで、試料6のみ、H-1D、TOCSYスペクトルの測定を25℃で行った。Brain PI4P 1mgのNMR測定時間は、他の試料の約1/10であり、31P-1Dでは約1/100であった。
イノシトール炭素位置の帰属のためBrain PI4PについてNMR解析を行ったところ、イノシトール炭素位置を帰属させることができた。
試料4(32:0 PI4P)では、脂肪酸、グリセロール骨格のC1、C2、C3のシグナルが観測され、多価不飽和脂肪酸のシグナルは観測されなかった。
試料6(Brain PI(4,5)P2)では、脂肪酸、グリセロール骨格のC1、C2、C3のシグナルが観測され、多価不飽和脂肪酸のシグナルはほとんど観測されなかった。
測定の結果、大部分は目的の化合物由来のシグナルであることが確認された。試料1~3および5について、NMRから確認された構造を図4B~4Fに示す。
(結論)
NMRにおいて、約5~10nmolの試料量で、リゾリン脂質の脂肪酸およびグリセロール骨格の少なくとも一部のシグナルを観測することが可能であり、リゾリン脂質の構造を決定することができた。また、約50nmolの試料量があれば、全ての水素原子およびリン原子のシグナルを観測することが可能である。
(実施例2:生物試料における分析およびLPIPsの分離(培養細胞))
本実施例では、生物試料におけるLPIPsの分離および分析についての実験を行った。生物試料としてはヒト培養細胞株を利用した。
(材料および方法)
(培養細胞株)HEK293T(ヒト胎児由来腎臓上皮細胞株、Open biosysytemsカタログ番号HCL4517)、Jurkat(ヒト急性T細胞性白血病細胞由来細胞株、ATCCカタログ番号TIB-152)は提供元の推奨する条件で培養、維持した。
(リン脂質の抽出)脂質の抽出は、Bligh & Dyer法(EG Bligh et al, Canadian Journal of Biochemistry and Physiology, 1959, 37(8): 911-917, 10.1139/o59-099)に基づいて行った。
PIPsの分析のために、培養細胞およびマウス組織を氷冷メタノール1.5mLによりセルスクレイパーで削り取るかまたは均質化し、吸着防止剤として1nmol/μL 8:0/8:0-PI(4,5)P(2μL)を添加した。次いで、200fmol/μL 17:0/20:4-PI4P,17:0/20:4-PI(4,5)P2、17:0/20:4-PI(3,4,5)P、17:0/20:4-PI、17:1-LPIおよび17:0/20:4-PS 50μLを内部標準として添加し、2N HCl(0.75mL)、水(0.75mL)、1M NaCl(0.2mL)およびクロロホルム(3mL)を添加し、次いで撹拌、遠心分離した。遠心分離後、下層を収集した。
(DEAEセルロースによる分離)
上述の手法で抽出したリン脂質をDEAE-セルロースカラムに加える前に、メタノール1.5mLを各サンプルに添加した。カラムに吸着した脂質は、クロロホルム/メタノール(1:1,v/v)(3mL)およびクロロホルム/メタノール/28%アンモニア水/酢酸(200:100:3:0.9,v/v)(3mL)を用いて順次洗浄した。次いでLPIPsを含む高度酸性脂質を、クロロホルム/メタノール/HCl/水(12:12:1:1,v/v)(1.5mL)により溶出した。水(0.75mL)および1M NaCl(0.1mL)の添加後、溶液を、撹拌、遠心分離し下層を収集した。
(リン酸基のメチル化)
0.6MのTMS-ジアゾメタンのヘキサン溶液(150μL)の添加後、試料を室温で10分間インキュベートした(Nature Methods 8, 267-272(2011))。次いで、氷酢酸(15μL)および洗浄液(クロロホルム/メタノール/水(3:48:47,v/v)0.7mL)を各溶液に添加した。溶液を、撹拌、遠心分離し下層を収集した。各サンプルを窒素ガス下、乾燥させ、メタノール/70%エチルアミン(100:0.065、v/v)24μLに再溶解させ、水8μLを添加した。得られたLPIPsを含む酸性リン脂質が豊富な画分を、調製してから1日以内で分析した。
(分析手法)
定量性に優れた「三連四重極質量分析計でのSRMによる測定および検出方法」により行った。ジアシル型であるPIPsの分子種解析に基づいて、生体試料に含まれると予想されるLPIPs分子種について、選択反応モニタリング(SRM)を行った。TSQ Vantageを用い、Q1:親イオンのm/zおよびQ3:プロダクトイオンであるモノアシルグリセロールのm/zとした。質量分析データはピーク面積を定量し、各々の分子種の存在量を内部標準物質として添加したLPIを基に算出した。付加物イオンは、[M+CHCHNHである。本実施例で各LPIPsの検出に用いたQ1、Q3で指定するm/z値のリストを表5に示す。
Figure 2022118008000020
(分析結果)
図5AにHEK293T細胞、図5BにJurkat細胞での、LPIP1、LPIP2、LPIP3の存在を示す。横軸は脂肪酸構成が異なる分子種、縦軸はPS 1nmolを含む細胞由来リン脂質中での存在量を示す。炭素数16~22、二重結合が0~6の多様なアシル基をもつLPIPsが細胞内に見出された。LPIP1、LPIP2はPSの数百分の1から数十分の1程度、LPIP3は数百分の1から数千分の1程度のレベルで存在する微量リン脂質であった。
またHEK293T細胞の脂質抽出物の「ハイブリッド四重極-オービトラップ質量分析計を用いた測定および検出方法」による解析で、18:0 LPIP3とその特異的フラグメントを検出した結果を図5C、図5Dに示す。
図5Cの上段に示すように、m/z=984.4024のピークを検出し、これは18:0 LPIP3(7メチル化体、メチルアミン付加)のm/z理論値(984.4012)との誤差は1.2673ppm(5ppm以下)であったことから、18:0 LPIP3と同じ組成式をもつ物質が、HEK293細胞の脂質抽出液に含まれることが明らかとなった。図5D下段に示すように、m/z=984.4024±0.2の範囲で検出されるイオンのフラグメントとしてm/z341.3047とm/z599.0449のピークが検出された。前者は18:0 モノアシルグリセロール(水酸基が一つ抜けた1価プラスイオン)、後者はイノシトール四リン酸(7メチル化体、プロトン付加)のm/zと一致するもので、共に理論値からの誤差が5ppm以下(1.0460と1.0539)であった((図3E参照)後者のピークについては、LPIP3合成品から生じるフラグメントイオンと同一のイオンである)。図5Cの下段のm/z341.3047とm/z599.0449が、図5Dの上段のm/z=984.4024由来のイオン断片であるならば、これらピークが検出される時間は一致する。図5Dにm/z=984.4024の溶出時間に一致して、m/z341.3047とm/z599.0449が検出されることを示す。
CHCHNH 付加体を以下に示す。
Figure 2022118008000021
付加前は以下のとおりである。
Figure 2022118008000022
脱水酸基体を以下に示す。
Figure 2022118008000023
脱水酸化前を以下に示す。
Figure 2022118008000024
付加体を以下に示す。
Figure 2022118008000025
付加前は以下のとおりである。
Figure 2022118008000026
(実施例3:生物試料における分析およびLPIPsの分離(マウス組織およびヒト血液試料)
次に、本実施例では、生物試料におけるLPIPsの分離および分析についての実験を別の試料を用いて行った。生物試料としてはマウスあるいはヒトの組織あるいは血清あるいは血漿でのLPIPsを利用した。
マウス:C57BL/6J<日本クレア株式会社から購入>、12-16週齢臓器/組織:脳、心臓、肝臓、大腸の調製は以下の通り行った。マウスを頸椎脱臼し、仰向けに固定した後に開腹した。PBSで灌流脱血後に単離した臓器を、速やかに液体窒素で凍結した。脂質抽出直前に解凍し、ホモジナイザーで均一化した。リン脂質の抽出およびDEAEセルロースによる分離およびメチル化反応は、実施例2に準じて行った。分析も実施例2と同様に「三連四重極質量分析計でのSRMによる測定および検出方法」で行った。血清:麻酔薬(ケタミン)を腹腔投与3分後に開腹し、心臓より血液を採取した。採取した血液を室温で15分静置した後に、4℃にて12時間静置した。遠心(600g、30分)で血餅を取り除き、血清を調製した。リン脂質の抽出およびDEAEセルロースによる分離およびメチル化反応は、実施例2に準じて行った。分析も実施例2と同様に「三連四重極質量分析計でのSRMによる測定および検出方法」で行った。
血漿:麻酔薬(ケタミン)を腹腔投与3分後に開腹し、下腹部大動脈より血液0.5mlを採取した。採取した血液を氷冷した2mg EDTA-2Na入りの1.5mLチューブに回収し、撹拌および遠心(600g、30分)後の上清を血漿試料を調製した。リン脂質の抽出およびDEAEセルロースによる分離およびメチル化反応は、実施例2に準じて行った。分析も実施例2と同様に「三連四重極質量分析計でのSRMによる測定および検出方法」で行った。
ヒト血清:末梢静脈から試験管に採血を行い、採取した血液を室温で15分静置した後に、4℃にて12時間静置した。遠心(600g、30分)で血餅を取り除き、血清を調製した。リン脂質の抽出およびDEAEセルロースによる分離およびメチル化反応は、実施例3と同様に行った。分析は実施例2と同様に「三連四重極質量分析計でのSRMによる測定および検出方法」で行った。
(結果)
図6Aに示すように、マウス組織にLPIPsが存在することが明らかとなった。さらに、図6Bに示す血清、図6Cに示す血漿など、生体内の液性成分としてLPIPsが存在することから、細胞で産生されたLPIPsが分泌されたり、あるいは、LPIPsの生成や分解(例えばLPIP1のリン酸化によるLPIP2の生成など)が細胞外でも起こることが示唆された。図6Dに示すようにヒト血清にもLPIPsが存在した。
(考察)
マウス、ヒト由来の試料に加え、別の実験から、酵母、ショウジョウバエにもLPIPsは存在することなどを見出しており、多くの生物種において、細胞内、細胞外にLPIPsが存在することが判明した。
(実施例4:がんマーカーとしての利用)
本実施例では、新規LPIPsの有用性について検討した。
(材料および方法)
PTENflox/floxマウス(対象マウス)ならびにPB-Cre4:PTENflox/floxマウス(前立腺特異的Pten欠損マウス)♂、16wk
臓器:前立腺
試料の調製は以下の通り行った。マウスを頸椎脱臼し、仰向けに固定した後に開腹し、実体顕微鏡下で単離した前立腺を、速やかに液体窒素で凍結した。脂質抽出直前に解凍し、ホモジナイザーで均一化した。リン脂質の抽出およびDEAEセルロースによる分離およびメチル化反応は、実施例2に準じて行った。分析も実施例2と同様に「三連四重極質量分析計でのSRMによる測定および検出方法」で行った。
(結果)
図7Aに、正常マウス(Ctrl)あるいはがん抑制遺伝子Ptenを前立腺特異的に欠損するマウス(PTEN KO)の前立腺について、上段に組織重量を、下段にHE染色による組織像を表す。Pten欠損は前立腺がんを発症することがわかる。図7Bに示すように、対照となる正常前立腺と比して、前立腺がん組織で16:0LPIPsが上昇していることが明らかとなった。特にLPIP3においては、正常組織では検出限界以下であるところ、腫瘍形成に伴って顕著な上昇が見出された。LPIPsの変動は発がんと相関することから、がんの治療標的やがんを反映するバイオマーカーとしてのLPIPsの有用性が期待される。
(実施例5:炎症マーカーとしての利用)
(材料および方法)
C57BL/6J<日本クレア株式会社から購入>、12-16週齢
マウスを頸椎脱臼した後に解剖し、足部大腿骨を得た。得られた大腿骨より骨髄球、好中球を回収し、起炎症性物質である補体成分C5aにより刺激した。リン脂質の抽出およびDEAEセルロースによる分離およびメチル化反応は、実施例2と同様に行った。分析も実施例2と同様に「三連四重極質量分析計でのSRMによる測定および検出方法」で行った。
(結果)
図8に示すように、好中球、マクロファージ等炎症に関連する血液細胞の活性化に関与する補体成分C5a刺激に伴い、18:0 LPIP3が上昇する。LPIP3が炎症細胞の走化性、活性酸素産生、貪食、酵素分泌反応などに関与する可能性が提示され、炎症の治療標的としての有用性を期待することができる。
(実施例6)カラムによるホスホイノシタイドの分離
本実施例では、LC-MSでのホスホイノシタイド(PIPs)のリン酸基の位置による分離が可能であることを実証した。
(材料および方法)
(使用材料)
以下の分析対象の試料として用いたホスファチジルイノシトールリン酸(ホスホイノシタイド)をAvanti Polar Lipids(アラバマ州、米国)から購入した。
17:0-20:4 PI(3)P(LM-1900)
17:0-20:4 PI(4)P(LM-1901)
17:0-20:4 PI(5)P(LM-1902)
17:0-20:4 PI(3,4)P2(LM-1903)
17:0-20:4 PI(4,5)P2(LM-1904)
17:0-20:4 PI(3,5)P2(LM-1905)
17:0-20:4 PI(3,4,5)P3(LM-1906)
17:0-20:4 PI(LM-1502)
その他のグリセロリン脂質標準合成品
利用したすべての溶媒は、HPLCまたはLC-MSグレードであり、他の化学試薬は分析グレードであった。トリメチルシリルジアゾメタン(TMS-ジアゾメタン)は、東京化成から購入した。超純水はKantoChemicals(Tokyo,Japan)から入手した。
それぞれのホスホイノシタイドを、ガラスバイアル(4mLサイズ)中で100μM濃度になるようにクロロホルム:メタノール=1:1に溶解し、-30℃の冷凍庫内で保存した。
この保存溶液から以下の試料を調製した。
各ホスホイノシタイド単独(100μM 1μL)
PI(3)P+PI(4)P+PI(5)P(それぞれ、100μM 1μLずつ)
PI(3,4)P2+PI(4,5)P2+PI(3,5)P2(それぞれ、100μM 1μLずつ)
各試料をTMSジアゾメタンで処理して、リン酸基を保護した。具体的には、各試料を0.6M TMSジアゾメタン150μLで処理(22~25℃)し、5分後に氷酢酸15μLを添加してメチル化反応を止めた。その後、それぞれの試料に対してクロロホルム:メタノール:水(3:48:47)混合液を700μL加え、遠心分離後、有機層(下層)をスピッツ試験管に分注し、窒素ガス濃縮器により蒸発乾固させて、それぞれ、アセトニトリル100μLに再溶解してLC-MS測定用の試料とした。
(測定条件)
LC-MSによる測定は以下の条件で行った。
(使用機器)
質量分析装置:QTRAP6500 with SelexION System(ABSciex、東京、日本)
ポンプ:Nexera X2 system(島津製作所、京都、日本)
オートサンプラー:PAL HTC-xt(AMR、東京、日本)
カラム:CHIRALPAK IC-3、2.1mm x 250mm、粒径3μm(DAICEL corporation、大阪、日本)
流速:0.1mL/分
注入試料量:10μL
(クロマトグラフィー条件)
移動相A:アセトニトリル+5mM酢酸アンモニウム
移動相B:メタノール+5mM酢酸アンモニウム
*これらの試薬は、全て和光純薬(東京、日本)から購入したLC-MS用グレードのものを使用した。
グラジエント条件(リニアグラジエント)
0分、移動相B=40%
1分、移動相B=40%
3分、移動相B=85%
14分、移動相B=85%
15分、移動相B=40%
20分、移動相B=40%
・質量分析計条件
イオン化法:エレクトロスプレー(正イオンモード)
測定メソッド:多重反応モニタリング(MRM)
制御ソフトウェア:Analyst 1.6.2(Sciex、東京、日本)
測定メソッドは以下のものを用いた。
ソフトウェア:Software Version:Analyst 1.6.2 図1は、内部サロゲート標準としてC17:0/C20:4-PI(3)P、-PI(4)P、-PI(5)Pを測定したクロマトグラムとC17:0/C20:4-PI(3,5)P2、-PI(3,4)P2、-PI(4,5)P2を測定したクロマトグラムのデータを示す。PIP1の3つのアイソマーはPI(3)P、PI(4)P、PI(5)Pの順に溶出され分離した。PIP2の3つのアイソマーはPI(3,5)P2、PI(3,4)P2、PI(4,5)P2の順に溶出され分離した。
以下に使用したQ1のプレカーサーイオンと、Q3のプロダクトイオンとの組み合わせを示す。
Figure 2022118008000027
Figure 2022118008000028
Figure 2022118008000029
<質量分析の測定条件>
Parameter Table(Period1 Experiment1)
CUR:20.00
CAD:9.00
IS:5500.00
TEM:100.00
GS1:50.00
GS2:50.00
DP 100.00
EP 10.00
CXP 12.00
Resolution tables
Quad1 Positive Unit Scan Speed=10Da/s
(キャリブレーション条件)
ポリプロピレングリコール(PPG)をキャリブレーション用の試薬として用いたところ以下の結果となった。
IE1 1.800
Mass(Da) Offset Value
59.050 0.010
175.133 -0.035
500.380 -0.194
616.464 -0.268
906.673 -0.421
1254.925 -0.617
1545.134 -0.782
1952.427 -1.013
Quad3 Positive Unit Scan Speed=10Da/s
IE3 1.000
Mass(Da) Offset Value
59.050 0.005
175.133 -0.012
500.380 -0.085
616.464 -0.105
906.673 -0.183
1254.925 -0.270
1545.134 -0.329
1952.427 -0.429
Calibration tables
Quad1 Positive Unit Resolution Scan Speed=10Da/s
Mass(Da) Dac Value
175.133 18682
500.380 53678
616.464 66162
906.673 97393
1254.925 134868
1545.134 166099
1952.427 209933
Quad3 Positive Unit Resolution Scan Speed=10Da/s
Mass(Da) Dac Value
59.050 6189
175.133 18637
500.380 53564
616.464 66028
906.673 97195
1254.925 134603
1545.134 165759
1952.427 209490
(装置パラメータ)
Detector Parameters(Positive):
CEM 1800.0
(ソフトウェアバージョン)
software version:Analyst 1.6.2
以上のように、取得したデータは、Analyst(Sciex、東京、日本)またはMulti Quant(Sciex、東京、日本)を使用して解析した。
17:0/20:4合成品を用いたアイソマー分離の結果を図1に示す。リン酸基の数が異なるホスホイノシタイドは異なる保持時間で溶出された。リン酸基の位置のみが異なる3種類の異性体を混合した場合でも(PIPまたはPIP2の混合物)、カラムにより20分の測定メソッドで良好に分離することができた。このようにホスホイノシタイドのリン酸基位置異性体による分離によって、位置異性体特異的な分析が可能となる。
また、MSおよびMS/MSの測定結果を利用することで、ホスホイノシタイドのアシル基の種類の組み合わせを特定することも可能であることが確かめられた(アシル基の種類の特定については、Clark J et al., Nat Methods. 2011 Mar;8(3):267-72. doi:10.1038/nmethも参照可能である)。そのため、本発明の方法を用いて、ホスホイノシタイドのリン酸基の位置およびアシル基の種類を特定することができる。
(実施例7)ホスホイノシタイドの定量
LC-MS/MSによるホスホイノシタイドの定量の精度を調べるために種々の試料量、および反復測定による影響を試験した。
試料調製
実施例6と同様に、合成17:0/20:4ホスホイノシタイド試料を調製した。
この試料に、以下のメチル化処理を施した。試料を、0.6M TMSジアゾメタン150μLで処理(22~25℃)し、5分後に氷酢酸15μLを添加してメチル化反応を止めた。その後、それぞれの試料に対してクロロホルム:メタノール:水(3:48:47)混合液を700μL加え、遠心分離後、有機層(下層)をスピッツ試験管に分注し、窒素ガス濃縮器により蒸発乾固させて、それぞれ、アセトニトリル100μLに再溶解してLC-MS測定用の試料とした。
8種類の17:0/20:4ホスホイノシタイド(PI(3)P、PI(4)P、PI(5)P、PI(3,4)P2、PI(4,5)P2、PI(3,5)P2、PI(3,4,5)P3およびPI)について、それぞれ、0.02、0.05、0.1、0.2、5、10および50pmol(各注入量で4回繰り返し測定)を注入してLC-MS測定した場合のシグナル強度(ピーク面積)を比較した。検量線の結果を図2に示す。
また、各検量線の計算式等を以下の表に示す。
Figure 2022118008000030
C17:0/C20:4-PIPsのキャリブレーション曲線の結果、0.002pmolから50pmolの範囲で線形性が得られた。検出限界(LOD)は0.005~0.033pmolであり、定量限界(LOQ)は0.014~0.099pmolであった。
これらの結果から、pmolレベルまたはさらにそれ未満の微量のホスホイノシタイドについても、良好な定量結果が得られることが確かめられた。
また、同様にそれぞれのホスホイノシタイドについて測定ラン間のばらつきを調べるために、それぞれの試料について50回の反復測定(注入試料量10pmol)を行った結果を図3に示す。分散係数は、8.4~12.0%であり、測定ラン間のばらつきは小さいことが示された。
調製した試料中でホスホイノシタイドは安定しており、試料間の測定タイミングの差による定量結果への影響は小さいことが予測される。すなわち、これらの結果は、開発した分析法は定量性と再現性に優れていることを示している。
(実施例8)イオンモビリティ分離によるホスホイノシタイドの分離
実施例8は、イオンモビリティ分離によるホスホイノシタイドのリン酸基の位置による分離が可能であることを実証する。
キラルカラム以外の方法(質量分析装置のみ)でPIP2アイソマーを分離した。イオンモビリティを用いることでインタクトなPIP2(C17:0/C20:4-PI(3,5)P2、-PI(3,4)P2および-PI(4,5)P2)の分離を試みた。以下に詳細を示す。
Avanti Polar Lipids(アラバマ州、米国)から購入した以下のホスホイノシタイド;
17:0-20:4 PI(3,4)P2(LM-1903)
17:0-20:4 PI(4,5)P2(LM-1904)
17:0-20:4 PI(3,5)P2(LM-1905)
から、実施例6と同様に、MS分析用の試料を調製した。
測定は以下の条件で行った。
MS:
装置:Q TRAP 6500、SelexIONシステム(ABSciex、東京、日本)
制御ソフト:Analyst1.6.2、PeakView(Sciex、東京、日本)
イオン化/イオン源:ESI/IonDrive(Sciex、東京、日本)
シリンジポンプ:7μL/分
イオン源パラメータ:
カーテンガス:20
コリジョンガス:Medium
イオンスプレー電圧:5500V(正イオンモード)
温度:500℃
イオン源ガス1:70psi
イオン源ガス2:50psi
結果を図12に示す。図12に示すように、補償電圧(COV)の違いによりPI(4,5)P2を、PI(3,5)P2およびPI(3,4)P2から分離することができた。このようにカラムを用いなくてもホスホイノシタイドの位置異性体を分離できることが示された。なお、測定に用いたC17:0/C20:4-PIP2はメチル化していないものであった。
また、イオンモビリティをLCと組み合わせたさらなる実験を行ったところ、ホスホイノシタイドをより選択性高く検出することができた。
(実施例9:ホスホイノシタイド組成の変化の評価の分析)
本実施例では、本発明の方法を使用することで、薬剤処理した細胞におけるホスホイノシタイド組成の変化を評価することができることを示す。実施例6と同様に、それぞれのジアシルグリセロール種について、リン酸基の位置異性体の溶出順序を事前に確認した。
HEK293T細胞(ヒト胎児由来腎臓上皮細胞株、Open biosysytems(コロラド、米国)カタログ番号HCL4517)を、提供元の推奨する条件で1X10細胞/10cmディッシュになるまで培養した(0日目)。2日目に最終濃度10mMとなるように培養培地にHを添加し、それぞれ、0分後、2分後、5分後および15分後にセルスクレイパーで細胞を削りとり収集し、800g、3分間の遠心分離後ペレットを回収し、さらにPBS(-)で洗浄して細胞を回収した。
その後、以下の脂質抽出およびメチル化処理を行い、キラルLC-MS/MSによって測定した。
リン脂質の抽出
PIPs分析のために、細胞試料に、50μLの0.2pmol/μL 17:0/20:4-PI3P、17:0/20:4-PI4P、17:0/20:4-PI5P、17:0/20:4-PI(3,5)P2、17:0/20:4-PI(3,4)P2、17:0/20:4-PI(4,5)P2、17:0/20:4-PI(3,4,5)P3、2pmol/μL 17:0/20:4-PI、および17:0/20:4-PSを添加し、これらを内部サロゲート標準とした。次に、2μLの1nmol/μL 8:0/8:0-PI(4,5)P2(吸着防止剤として)、0.75mLの2N HCl、0.75mLの水、0.2mLの1M NaClおよび3mLのクロロホルムを添加し、振り混ぜた。遠心分離した後、下層を収集し、1.5mLのメタノールを各試料に添加した後、DEAEセルロースカラム(Santa Cruz Biotechnology、テキサス、米国)にアプライした。カラムに吸着された脂質を、クロロホルム:メタノール(1:1、v/v)(3mL)およびクロロホルム:メタノール:28%アンモニア水溶液:酢酸(200:100:3:0.9、v/v)(3mL)で順次洗浄した。次に、PIPs、PIおよびPSを含む高度酸性脂質をクロロホルム:メタノール:HCl:水(12:12:1:1、v/v)(1.5mL)で溶離させた。0.75mLの水および0.1mLの1M NaClを添加した後、溶液を振り混ぜ、遠心分離し、下層を収集した。150μLの0.6M TMS-ジアゾメタン(ヘキサン中)を添加した後、試料を10分間室温でインキュベートした(Nature Methods)。次に、20μLの氷酢酸および0.7mLの洗浄溶液(クロロホルム:メタノール:水(3:48:47、v/v))をそれぞれの溶液に添加した。溶液を振り混ぜ、遠心分離し、下層を収集した。各試料を窒素ガス下で乾燥させ、アセトニトリルに再溶解させた。得られたPIPs濃縮分画を調製から1日以内に分析した。
メチル化処理は、実施例6と同様に、各試料をTMSジアゾメタンで処理することによって行った。
LC-ESI MS/MSシステム
試料の分析は、実施例6と同様に以下の条件で行った。
質量分析装置:QTRAP 6500(ABSciex、東京、日本)
ポンプ:Nexera X2 system(島津製作所、京都、日本)
オートサンプラー:PAL HTC(CTC Analytics,Zwingen,スイス)
カラム:CHIRALPAK IC-3、2.1mm x 250mm、粒径3μm(DAICEL corporation、大阪、日本)
インジェクタ:非金属インジェクタユニット
サンプルループ:25μL PEEKチューブ
流速:0.1mL/分
注入試料量:10μL
温度:室温
(クロマトグラフィー条件)
移動相A:アセトニトリル+5mM酢酸アンモニウム
移動相B:メタノール+5mM酢酸アンモニウム
*これらの試薬は、全て和光純薬(東京、日本)から購入したLC-MS用グレードのものを使用した。
グラジエント条件(リニアグラジエント)
0分、移動相B=40%
1分、移動相B=40%
3分、移動相B=85%
14分、移動相B=85%
15分、移動相B=40%
20分、移動相B=40%
・質量分析計条件
イオン化法:エレクトロスプレー(正イオンモード)
測定メソッド:多重反応モニタリング(MRM)
測定結果を図13および図14に示す。
図13の結果は、38:4のホスホイノシタイドの抽出イオンクロマトグラムを示す。H処理時間が増加するほど、PI(4,5)P2が減少し、PI(3,4)P2が増大することが示される。
図14A~Dの結果は、異なるジアシルグリセロールを有するPIPsがH処理によってどのように変化するかを示す。統計処理は、一元配置分散分析、Tukeyの多重比較検定を用いた。異なるジアシルグリセロールを有するPIPsについても、H処理時間が増加するほど、PI(4,5)P2が減少し、PI(3,4)P2が増大することが示された。
このように、本発明の方法を使用することで、薬剤処理した細胞におけるホスホイノシタイド組成(ジアシルグリセロールの種類、PIPsにおけるリン酸基の数および位置)の変化を詳細に観察することができる。
(実施例10:遺伝子操作したマウスにおけるホスホイノシタイド組成の変化の評価)
本実施例では、本発明の方法を使用することで、遺伝子操作したマウスにおけるホスホイノシタイド組成の変化を評価することができることを示す。実施例6と同様に、それぞれのジアシルグリセロール種について、リン酸基の位置異性体の溶出順序を事前に確認した。
ホスホイノシタイドの代謝に関わる2つの遺伝子(INPP4BおよびPTEN)を操作した場合のホスホイノシタイド組成の変化を観察した。
INPP4Bは、以下の脱リン化反応
PI(3,4,5)P3→PI(3,4)P2→PI(3)P
を促進し、PTENは以下の脱リン化反応
PI(3,4,5)P3→PI(4,5)P2
を促進することが報告されている(Kofuji S et.al., Cancer Discov. 2015 Jul;5(7):730-9、Li Chew C et.al., Cancer Discov. 2015 Jul;5(7):740-51およびVo TT et.al., Cancer Discov. 2015 Jul;5(7):697-700)。
以前の論文(Kofuji S et.al., Cancer Discov. 2015 Jul;5(7):730-9)に従って作製したマウスを実験に使用した。具体的には、マウスは以下の通りに作製した。コンディショナル標的化ベクターを構築し、マウスInpp4b遺伝子の21番目のコーディングエクソンを含む遺伝子断片を相同組み換えによって削除した。1つのloxP部位をイントロン20に導入し、2つのloxP部位をイントロン21に導入した。LacZ-PGK-Neoカセットを、イントロン21内の2つのlox部位の間にInpp4bの転写に対してアンチセンス方向で挿入した。直鎖の構築物を1×10個のE14Kマウス胚性幹(ES)細胞にエレクトロポレーションによって導入した(Sasaki T et.al., Science 2000;287:1040-6)。G418(0.3mg/mL;Life Technologies)に抵抗性のES細胞コロニーを、標準的なPCRによってスクリーニングして相同組み換えを起こしたコロニーを選択した。組み換えクローンは、590bpのプローブを使用したHindIII消化ゲノムDNA断片の標準的なサザンブロットによって確認した。標的化したES細胞を、C57BL/6Jの胚盤胞(日本クレア株式会社、東京、日本)に注入した。キメラ雄性マウスをC57BL/6JJ雌性マウスと交配させて生殖系列の遺伝を達成した。MeuCre40遺伝子導入マウス(Leneuve P et.al., Nucleic Acids Res 2003;31:e21)と交配させることで選択カセットを削除したInpp4b+/floxマウスを作製した。同様に、Inpp4b+/floxマウスをMeuCre40マウスと交配させることでInpp4b+/Δマウスを作製した。PCRによって、Inpp4bΔ/Δマウスが、Inpp4b+/ΔマウスおよびInpp4b+/+マウスと異なることを確認した。Inpp4A対立遺伝子およびInpp4AΔ対立遺伝子に共通のオリゴプライマー(5’-CCTGCCATGGGTAGATTTCT-3’)、Inpp4A対立遺伝子(5’-GTTTACATTTGACAGGGTGGTTGG-3’)に特異的なプライマー、およびInpp4AΔ対立遺伝子(5’-TGCTGTCGCCGAAGAAGTTA-3’)に特異的なプライマーを同一のPCR反応において組み合わせた。Inpp4b+/ΔPten+/-マウスは、Inpp4b+/ΔマウスをPten+/-マウスと交配させることで作製した(Suzuki A et al., Curr Biol 1998;8:1169-78)。Inpp4bΔ/ΔPten+/-マウスを作製するために、Inpp4b+/ΔPten+/-マウスをInpp4b+/Δマウスと交配させた。Inpp4b+/ΔPten+/-マウスをAkt1-/-マウスまたはAkt2-/-マウス(Jackson Laboratoryから購入)と交配させることで三重変異体を作製した。全ての動物実験は、秋田大学動物実験委員会のレビューおよび承認を得て行った。
このように作製したマウスのうち以下のマウスから取得した甲状腺を試料として使用した。
・C57/B6Jマウス(雄性または雌性、5~6月齢)(N=3)
・INPP4B(-/-)マウス(雄性または雌性、5~8月齢)(N=4)
・PTEN(+/-)マウス(雄性または雌性、5~7月齢)(N=4)
・INPP4B(-/-)PTEN(+/-)マウス(雄性または雌性、5~7月齢)(N=4)
それぞれの試料に対して、以下の脂質抽出およびメチル化処理を行い、キラルLC-MS/MSによって測定した。
リン脂質の抽出
PIPs分析のために、それぞれのマウス組織を1.5mLの氷冷メタノールとともにホモジネートし、50μLの0.2pmol/μL 17:0/20:4-PI3P、17:0/20:4-PI4P、17:0/20:4-PI5P、17:0/20:4-PI(3,5)P2、17:0/20:4-PI(3,4)P2、17:0/20:4-PI(4,5)P2、17:0/20:4-PI(3,4,5)P3、2pmol/μL 17:0/20:4-PI、および17:0/20:4-PSを添加し、これらを内部サロゲート標準とした。次に、2μLの1nmol/μL 8:0/8:0-PI(4,5)P2(吸着防止剤として)、0.75mLの2N HCl、0.75mLの水、0.2mLの1M NaClおよび3mLのクロロホルムを添加し、振り混ぜた。遠心分離した後、下層を収集し、1.5mLのメタノールを各試料に添加した後、DEAEセルロースカラム(Santa Cruz Biotechnology、テキサス、米国)にアプライした。カラムに吸着された脂質を、クロロホルム:メタノール(1:1、v/v)(3mL)およびクロロホルム:メタノール:28%アンモニア水溶液:酢酸(200:100:3:0.9、v/v)(3mL)で順次洗浄した。次に、PIPs、PIおよびPSを含む高度酸性脂質をクロロホルム:メタノール:HCl:水(12:12:1:1、v/v)(1.5mL)で溶離させた。0.75mLの水および0.1mLの1M NaClを添加した後、溶液を振り混ぜ、遠心分離し、下層を収集した。150μLの0.6M TMS-ジアゾメタン(ヘキサン中)を添加した後、試料を10分間室温でインキュベートした(Nature Methods)。次に、20μLの氷酢酸および0.7mLの洗浄溶液(クロロホルム:メタノール:水(3:48:47、v/v))をそれぞれの溶液に添加した。溶液を振り混ぜ、遠心分離し、下層を収集した。各試料を窒素ガス下で乾燥させ、アセトニトリルに再溶解させた。得られたPIPs濃縮分画を調製から1日以内に分析した。
メチル化処理は、実施例6と同様に、各試料をTMSジアゾメタンで処理することによって行った。
LC-ESI MS/MSシステム
試料の分析は、実施例6と同様に以下の条件で行った。
質量分析装置:QTRAP 6500(ABSciex、東京、日本)
ポンプ:Nexera X2 system(島津製作所、京都、日本)
オートサンプラー:PAL HTC(CTC Analytics、Zwingen、スイス)
カラム:CHIRALPAK IC-3、2.1mm x 250mm、粒径3μm(DAICEL corporation、大阪、日本)
インジェクタ:非金属インジェクタユニット
サンプルループ:25mL PEEKチューブ
流速:0.1mL/分
注入試料量:10μL
温度:室温
(クロマトグラフィー条件)
移動相A:アセトニトリル+5mM酢酸アンモニウム
移動相B:メタノール+5mM酢酸アンモニウム
*これらの試薬は、全て和光純薬(東京、日本)から購入したLC-MS用グレードのものを使用した。
グラジエント条件(リニアグラジエント)
0分、移動相B=40%
1分、移動相B=40%
3分、移動相B=85%
14分、移動相B=85%
15分、移動相B=40%
20分、移動相B=40%
・質量分析計条件
イオン化法:エレクトロスプレー(正イオンモード)
測定メソッド:多重反応モニタリング(MRM)
測定結果を図15および図16に示す。
図15の結果は38:4のホスホイノシタイドの抽出イオンクロマトグラムを示す。PI(3,4)P2は、野生型およびINPP4B(-/-)マウスでは観察されなかったが、PTEN(+/-)マウスにおいて産生が観察され、INPP4B(-/-)PTEN(+/-)マウスではさらに産生の増強が観察された。この結果は、報告されているPTENの活性と矛盾しない。
図16A~Dの結果は、異なるジアシルグリセロールを有するPIPsが遺伝子操作によってどのように変化するかを示す。統計処理は、一元配置分散分析、Tukeyの多重比較検
定を用いた。PIP3の分解を促進する遺伝子をノックアウトしたマウスでは予想通りPIP3の量が大きく増えたがPIP2およびPIPの減少は観察されなかった。PI(3,4)P2は、野生型およびINPP4B(-/-)マウスでは観察されなかったが、PTEN(+/-)マウスにおいて産生が観察され、INPP4B(-/-)PTEN(+/-)マウスではさらに産生の増強が観察された。
このように、本発明の方法を使用することで、遺伝子操作したマウスにおけるホスホイノシタイド組成(ジアシルグリセロールの種類、PIPsにおけるリン酸基の数および位置)の変化を詳細に観察することができる。
(実施例11:LPIPsのリン酸位置異性体の分離および定量)
本実施例は、LPIPsのリン酸位置異性体を分離および定量可能であることを示す。
17:0/20:4 PIPs合成品を出発材料として使用して、実施例1の方法に従い、17:0のリゾPI(3)P、リゾPI(4)P、リゾPI(5)P、リゾPI(3,5)P2、リゾPI(3,4)P2、リゾPI(4,5)P2をそれぞれ調製した。
測定条件は、Q1のプレカーサーイオンと、Q3のプロダクトイオンとの組み合わせを以下のように設定した以外は実施例6と同様であった。
17:0 リゾPIP1
Q1:726.5(Da) Q3:327.3(Da)
17:0 リゾPIP2
Q1:834.5(Da) Q3:327.3(Da)
実施例6と同様に分析した結果を図17に示す。リン酸基の位置のみが異なる3種類の異性体は異なる保持時間で観察された。このことから、リゾホスホイノシタイドのリン酸基位置異性体による分離によって、定量的な位置異性体特異的な分析が可能となる。そのため、本発明の方法を用いて、リゾホスホイノシタイドについても、リン酸基の位置およびアシル基の種類の解析が可能となる。
(注記)
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。なお、本出願は、日本国特許庁に2016年7月22日に出願された特願2016-144177および2017年3月16日に出願された特願2017-51354に対して優先権主張をするものであり、これらの出願のその全体が、本明細書において参考として援用される。
本発明は、医薬品およびその開発に利用可能である。

Claims (1)

  1. 本明細書に記載の発明。
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