众所周知，构成细胞膜的磷脂磷酸肌醇代谢异常会导致癌症、神经退行性疾病、过敏和代谢紊乱等多种疾病，但此前一直无法测量人和实验动物的磷酸肌醇。东京医科齿科大学难治疾病研究所的森冈真技术助理、山本利义技术助理、佐佐木纯子副教授和佐佐木雄彦教授组成的研究团队，通过与秋田大学、神户大学和爱知县癌症中心进行联合研究，全球首次开发出了全面分析磷酸肌醇的方法——磷酸肌醇综合测量法（PRMC-MS：Phosphoinositide Regioisomer Measurement by Chiral column chromatography-tandem Mass Spectrometry)。研究还发现了癌症特有的磷酸肌醇变体和被释放到细胞外的磷酸肌醇。佐佐木教授介绍说：“我们还发现变体可用于预测疾病的预后和药物敏感性。将来打算开发以磷酸肌醇为靶向的治疗方法和诊断技术。”相关研究成果已发布于《Nature Communications》的网络版上。
上图左起分别为森冈真技术助理和山本利义技术助理
下图左起分别为佐佐木纯子副教授和佐佐木雄彦教授
（供图：东京医科齿科大学）
磷酸肌醇以磷脂酰肌醇为基础，有7种磷酸化模式及2处脂肪酸酯和醚的组合，因此存在多种变体。研究团队首先利用液相色谱仪和质谱仪确立了磷酸肌醇综合测量法（PRMC-MS法）。具体来说就是，从生物样本中提取脂质，浓缩磷酸肌醇并进行衍生，然后进行手性柱分离，之后利用质谱仪对分子进行测定和定量分析。
在利用合成化合物实施的性能评估实验中，PRMC-MS法在5飞摩尔至50皮摩尔的大浓度范围内显示出了高定量性，检测下限为100阿摩尔，并确认具有良好的可重复性。另外，PRMC-MS法还可用于酵母、实验动物（非洲爪蟾、果蝇、小鼠）和人源样本，合计已经检测到数百种磷酸肌醇变体。
利用PRMC-MS法分析磷酸肌醇的动态性质时发现，在培养细胞层面的实验中，某些变体因上皮生长因子的刺激、氧化应激负荷和志贺氏菌酶IpgD蛋白的强制表达而增加，而某些变体因利用正在开发用于治疗癌症的药物Copanlisib进行处理后而减少。在动物层面的实验中，成功确定了在抗癌基因Pten缺陷小鼠的前列腺癌组织中高水平积累的变体。
此次开发的磷酸肌醇变体综合测量法“PRMC-MS”的工作流程（Adapted from Nat Commun 13, 83 (2022)，供图：东京医科齿科大学）
磷酸肌醇是细胞膜的组成部分，但此前一直不清楚在细胞外是否存在。将PRMC-MS法应用于细胞培养上清后发现存在多种变体。研究团队发现，分泌到细胞外的磷酸肌醇的质和量因细胞的种类和性质而异，在高度表达突变型癌症基因PIK3CA的细胞培养上清中，特定磷酸肌醇变体的水平上升。研究团队认为这是因为磷酸肌醇变体与外泌体一道被释放到了细胞外。
佐佐木教授表示：“目前，我们的研究室每天都在分析几个样本。其中，分析健康人和患者的磷酸肌醇变体时发现，主要可以分为三种模式，某些特定群体的疾病预后较差。在细胞层面，对于靶向磷酸肌醇相关蛋白等的药物，能以约80％的概率预测药物敏感性。希望临床部门能提供手术样本等供我们分析，这将有助于开发治疗方法和诊断技术”。
原文：《科学新闻》
翻译编辑：JST客观日本编辑部
