プロテオーム解析、細菌メタゲノム解析およびメタボローム解析を用いた小児外科疾患の原因解明および新規治療法探索に関するトランスレーショナルリサーチ

研究紹介

プロテオーム解析、細菌メタゲノム解析およびメタボローム解析を用いた小児外科疾患の原因解明および新規治療法探索に関するトランスレーショナルリサーチ

本研究は、ヒトの便と唾液、胃液、十二指腸液などの腸液サンプルおよび腹水、呼気、腹腔鏡操作時に発生する腹腔内ガス、リンパ液、嚢胞内容液、糞石、尿、羊水、血液、手術器具に付着した体液や組織断片さらに手術検体などの検体を用いて、腸内細菌、宿主（ヒト・患児および患者）及び腸内細菌由来のタンパク質、胆汁酸などの代謝産物に注目して、小児希少疾患・難病の病因解明と新しいバイオマーカー探索さらには新規治療法の開発を目指す、次世代の担い手となる子供たちを救うためのトランスレーショナルリサーチです。

プロテオーム解析を用いた胎便解析研究：在胎週数に応じた胎便タンパク質プロファイルとそのクラスタリング解析

プロテオーム解析を用いた胎便解析研究：在胎週数に応じた胎便タンパク質プロファイルとそのクラスタリング解析

A： 在胎週数に伴って変化する3,433種類のタンパク質の発現トラジェクトリーを示した。

B： 発現変動パターンに基づくクラスタリング解析により、これらのタンパク質は6つのクラスターに分類された。

C： 各クラスターに対してタンパク質の機能的エンリッチメント解析を実施した結果、クラスター4では細胞外マトリックス関連のタンパク質が顕著に濃縮されていた。

（Shitara Y, et al. Nature Communications. 2024より抜粋）

Formalin-Fixed Paraffin-Embedded（FFPE）プロテオーム解析を用いた小児外科のトランスレーショナルリサーチ: 肥厚性幽門狭窄症（IHPS）の病態解明研究に関するVolcano plot

Formalin-Fixed Paraffin-Embedded（FFPE）プロテオーム解析を用いた小児外科のトランスレーショナルリサーチ: 肥厚性幽門狭窄症（IHPS）の病態解明研究に関するVolcano plot

肥厚性幽門狭窄症の4症例から得られたFFPEサンプルを用いた幽門筋のプロテオーム解析により、SERPINE1（Plasminogen Activator Inhibitor 1）の発現上昇が確認された。FFPEプロテオーム解析は、希少疾患の病態を明らかにするうえで有望な手法である。

（Shinohara M, et al. Pediatr Surg Int. 2025より抜粋）

業績

論文

  • Shinohara M§, Ishikawa Masaki§, Yoshihara M§, Yamazaki A, Konishi K, Konno R, Kojima S, Takazawa S, Nishi A, Yamaguchi T, Fujishiro J, Ohara O, Kawashima Y♯, Watanabe E♯. Proteome analysis of preserved formalin-fixed and paraffin-embedded specimens to explore the pathogenesis of infantile hypertrophic pyloric stenosis. Pediatr Surg Int, 21;41(1): 262, 2025. (§co-1st author, ♯correspondence).
  • Watanabe E§♯, Saito T§, Yoshihara M§, Konno R, Fujishiro J, Takazawa S, Ichinose A, Miyake K, Kakihara T, Ishimaru T, Nishi A, Fukuda A, Kasahara M, Ohara O, Kawashima Y♯. Assessing Native Liver Post-Kasai Portoenterostomy for Biliary Atresia through Stool Proteome Analysis. Gastro Hep Adv. In press. 2025. (§co-1st author, ♯correspondence).
  • Shitara Y§, Konno R§, Yoshihara M§, Kashima K, Ito A, Mukai T, Kimoto G, Kakiuchi S, Ishikawa M, Kakihara T, Nagamatsu T, Takahashi N, Fujishiro J, Kawakami E, Ohara O, Kawashima Y♯, Watanabe E♯. Host-derived protein profiles of human neonatal meconium across gestational age. Nature Communications. 15(1):5543. doi: 10.1038/s41467-024-49805-w, 2024 (§co-1st author, ♯correspondence).
  • Aiyoshi T§, Kakihara T§, Watanabe E, Tanaka N, Ogata Y, Masuoka H, Kurokawa R, Fujishiro J, Masumoto K, Wataru S. A Comprehensive Microbial Analysis of Pediatric Patients with Acute Appendicitis. J Microbiol Immunol Infect. 56(4): 695-704, 2023. (§co-1st author).
  • Li Y§, Watanabe E§, Kawashima Y§, Plichta DR, Wang Z, Ujike M, Ang QY, Wu R, Furuichi M, Takeshita K, Yoshida K, Nishiyama N, Kearney SM, Suda W, Hattori M, Sasajima S, Matsunaga T, Zhang X, Watanabe K, Fujishiro J, Norman JM, Olle B, Matsuyama S, Namkoong H, Uwamino Y, Ishii M, Fukunaga K, Hasegawa N, Ohara O, Xavier RJ, Atarashi K, Honda K. Identification of trypsin-degrading commensals in the large intestine. Nature. 609(7927), 582-589, 2022. (§co-1st author).
  • Watanabe E§, Kawashima Y§, Suda W, Kakihra T, Takazawa S, Nakajima D, Nakamura R, Nishi A, Suzuki K, Ohara O, Fujishiro J. Discovery of Candidate Stool Biomarker Proteins for Biliary Atresia Using Proteome Analysis by Data-Independent Acquisition Mass Spectrometry. Proteomes, 8(4), 36, 2020. doi: 10.3390/proteomes8040036.2020. (§co-1st author)
  • Kawashima Y, Watanabe E, Umeyama T, Nakajima D, Hattori M, Honda K, Ohara O. Optimization of data-independent acquisition mass spectrometry for deep and highly sensitive proteomic analysis. Int J Mol Sci, doi.org/10.3390/ijms20235932. 2019.

総説

  • 渡辺栄一郎. トリプシン分解腸内常在細菌の発見. Microbiome Science, 4(3), 165-166. 2025.
  • 設楽佳彦, 渡辺栄一郎. 胎便に含まれるヒト由来タンパク質の在胎週数によるプロファイル. 医学のあゆみ, 293(11): 1083-1084, 2025.
  • 渡辺栄一郎, 川島祐介. 糞便中ホストタンパク質解析とその応用. Proteome Letters. 8, 53-62, 2023. Doi:10.14889/jpros.8.2_53. (2023年日本プロテオーム学会奨励賞受賞論文)
  • 渡辺栄一郎. トリプシン分解腸内細菌の発見. 日本免疫学会会報. 32(2), 15, 2023
  • 渡辺栄一郎, 川島祐介, 李優先. トリプシン分解腸内細菌の発見. 医学のあゆみ, 285(12): 1079-1081, 2023.
  • 渡辺栄一郎, 川島祐介, 柿原知, 設樂佳彦, 斎藤傑, 香川礼子, 紺野亮, 石川将己, 高見尚平, 清水泰岳, 松本恭明, 福家辰樹, 高澤慎也, 西明, 新井勝大, 野村伊知郎, 岡田賢, 高橋尚人, 小原收, 藤代準. 便プロテオーム解析. 小児外科, 55(2): 150-158, 2023.
  • 渡辺栄一郎, 川島祐介, 柿原知, 高見尚平, 高澤慎也, 小原收, 藤代準. 胆道閉鎖症の便蛋白/MS解析とバイオマーカーとしての意義. 肝胆膵, 83 (4): 577-586, 2021.

公開講座・教育講演

  • 渡辺栄一郎. 第61回 日本周産期・新生児医学会学術集会. 生命のはじまりを解き明かす新生児プロテオミクス研究の最前線. 2025年7月14日.大阪.(ランチョンセミナー)
  • 渡辺栄一郎.横浜市立大学先端医科学研究センター 2025年度第2回プロテオミクス講習会. プロテオミクスの新たな扉を開ける ～非侵襲的採取可能な便検体～ 2025年7月4日.横浜.（招待講演）
  • 渡辺栄一郎. 千葉県バイオ・ライフサイエンス・ネットワーク会議 令和7年度 総会・事例報告会. 蛋白質大規模分析の最先端技術とその社会実装に向けて「非侵襲的に採取可能な「便」を用いたプロテオミクスの最先端臨床研究」2025年6月18日.千葉.(千葉県・公益財団法人かずさDNA研究所 共催)（招待講演）
  • Watanabe E. 34th International Pediatric Endosurgery Group. Original Research on Microbiome, Stool, and Meconium Proteomics. 2025年5月29日. Kagoshima, Japan.(Lancheon）
  • 渡辺栄一郎. 第4章 腸内微生物叢研究の最前線シリーズ（第8弾）. Web講演会 特別講演. 腸内細菌叢の役割 〜トリプシン分解腸内細菌研究と周術期管理におけるプロバイオティクスについて〜. 2025年1月20日. （ウェブセミナー）
  • 渡辺栄一郎. 第40回日本小児外科学会秋季シンポジウム. プロテオミクス研究の最前線!! 〜網羅的タンパク質解析が導く小児の新知見〜. 2024年10月26日. 東京.（ランチョンセミナー）
  • 渡辺栄一郎. 自治医科大学オミクス解析研究勉強会. プロテオーム解析の臨床応用 〜便を使って何ができるか〜. 2024年9月5日. 自治医科大学附属病院.（招待講演）
  • 渡辺栄一郎. 東邦大学ダイバーシティー推進センター研究セミナー招へい制度利用オンラインセミナー. 研究というモラトリアムから学んだこと 〜トリプシン分解腸内細菌の発見〜 2024年3月22日. 東邦大学大森病院.（招待講演）
  • 渡辺栄一郎. マイクロバイオームとプロテオミクスの新潮流 2024 （ミヤリサン製薬）. プロテオミクス技術を応用した腸内微生物叢の新発見〜トリプシン分解腸内細菌の発見〜. 2024年1月19日. 東京.（ウェブセミナー）
  • 渡辺栄一郎. 第45回日本臨床栄養協会総会. 便プロテオーム解析を用いた新たなプロバイオティクスの探索と腸内細菌叢の新知見. 2023年11月11日. 大阪. (シンポジウム）
  • 渡辺栄一郎. JSPCM 日本患者由来がんモデル学会学術集会 特別講演. プロテオーム解析を応用した腸内細菌叢の新知見と便プロテオーム解析を用いた臨床への挑戦. 2023年10月26日. 国立がん研究センター. 築地.（招待講演）
  • 渡辺栄一郎. 第2回ふくしま周産期・小児セミナー. 腸内細菌研究の新潮流 プロテオーム解析を応用した腸内細菌叢の新発見と胎便中のヒトタンパク質解析研究. 2023年10月20日. 福島県立医科大学附属病院.（招待講演）
  • 渡辺栄一郎. 第37回日本小児外科学会秋季シンポジウム. 腸内常在細菌によるトリプシン分解メカニズムの発見とトリプシン分解がもたらすコロナウイルス感染防御システム. 2021年10月30日. 東京.（ランチョンセミナー）