1-3 生命科学研究におけるMassBank（質量スペクトルデータベース）の構築―生理活性ステロイドの測定・構造解析とデータベース化―●代表者 飯田隆（化学科・教授）●分担者 橋本伸哉（化学科・教授）
川面基（化学科・教授）

藤森裕基（化学科・准教授）
竹村貴人（地球システム科学科・准教授）
金丸龍夫（地球システム科学科・助教）【研究の目的および概要】
科学技術振興機構（JST）は 2001 年より JST バイオインフォマティックス推進センター（BIRD）を立ち上げ，膨大かつ多種多様な生命科学情報を整理統合し，そこから有用な知識を見出すことにより，新しい産業の創出，新しい医療の開拓，新しい農業の構築などへと発展することを可能とする情報生命科学（バイオインフォマティクス）の発展の推進及びそれらを基盤とした 21 世紀の新しい生命科学の創造を目指した。BIRD 及び日本質量分析学会の支援の下，2010 年に開始された日本発の “MassBank”（http://www.massbank.jp/index.html）は，質量分析を用いた化合物同定におけるバイオインフォマティクス技術の向上を目的として質量スペクトル（MS）データを集積し，共有するための世界で最初の “public database” である。膨大な生理活性物質の MS データは，メタボローム解析（メタボロミクスともいい，細胞の活動によって生じる特異的な分子を網羅的に解析すること）をはじめとする生命科学研究において，質量分析で検出した化合物の同定や推定に広く利用されることが期待される。現在登録されている化合物のスペクトル数は 39,000 を超え，アクセス数も年々顕著に増加している。
研究代表者の飯田は MassBank 設立当初から本プロジェクトに共同参画しており，生理活性ステロイド類（とくに胆汁酸）の MS データの集積とデータベースの提供を担当し，その作業を進行している。生体成分や生態試料は多くの重要な生命情報や地球環境の変化を強く示唆することから，これらを解析し，系統的に整理・分類することにより広範な研究分野に有効利用されるデータベースと成り得る。天然試料中に含まれる対象成分はごく微量しか存在しないため，それらの分離・同定には高感度・高選択的分析が可能なガスクロマトグラフィー / マススペクトル（GC/MS）法や液体クロマトグラフィー / マススペクトル（LC/MS）法が専ら繁用されている。しかしながら，膨大な化学物質の MS データ，とりわけ先天性代謝異常症等の疾病診断や異常環境変化を計測する上で極めて重要な指標になることが期待されているマーカー分子（指標分子）の MS データは，これまで学術論文の執筆者である個人研究者（あるいはそのグループや研究機関）が所蔵するデータとしてのみ存在し，一般には公開されていないのが現状である。すなわち，MS データの発表形態としては，学術論文に MS スペクトル図だけを掲載，ポスターによる MS データの一部のみが報告されるに過ぎない。このため国公私立大学，試験・研究機関等が所有する膨大なMS データは，知的ストックとして極めて貴重であり，データベース化してネットワークを通じて積極的に世界に配信し，国内外を問わず広範な研究分野の研究者に有効活用してもらうことが大いに期待されている。しかしながら，我が国の研究機関では，このような研究成果のデータベース化と外部への流通環境が充分に整備されているとは必ずしも言えず，多くの貴重なデータが研究者個人の手元に退蔵されてしまっているのが現状である。従って，生命科学分野における生体・生態試料の成分分析，個々化合物の同定・構造決定等，広汎に利用できることを指向した質量分析データベースの構築が社会的ニーズとして強く求められている。
上記背景を踏まえ，MassBank に共同参画することで，当該研究室に保有する多数のステロイド化合物（数百種類）を種々の測定条件下での GC/MS，LC/MS 測定に付し，その MS データをデータベース化して MassBank に提供することを企てた。

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【研究の結果】
本研究では当該研究室に保管してあるこれまでに合成した様々なステロイド化合物を，平成 21 年度に私立大学戦略的研究基盤形成支援事業に採択された “構造制御および電子状態制御に基づく新物質の開発”（平成 21 〜 25 年度）で購入した高速液体クロマトグラフィー / エレクトロスプレーイオン化質量分析装置（HPLC/ ESI-MS）（JEOL社製 AccuTOF JMS-T100LC）を用いて 5 種類のオリフィス電圧（-30V，-60V，-90V，-120V，-150V）で測定したデータを Excel ファイルに保存し，MassBank プロジェクトを進めている奈良先端科学技術大学院大学の西岡孝明特任教授に測定データを提供した。
平成 25 年度には 110 種のモノ -，ジ -，トリ - 及びテトラ - ヒドロキシコラン酸，18 種のモノ -，ジ -，トリ - オキソコラン酸，25 種の常胆汁酸サルフェート及びタウリンとグリシン抱合体の質量スペクトルデータを提供した。更に
平成 26 年度は 19 種の 3 α - グルコシド並びにタウリン・グリシン抱合体，15 種の 3α-N- アセチルグルコサミニド及びタウリン・グリシン抱合体，8 種の 3 α - グルクロニド抱合体，11 種の C-24-β,α- グルコシド抱合体，32 種のオキソ - ヒドロキシ体の測定データを提供した。特に 3α- グルコシド抱合体，3α-N- アセチルグルコサミニド抱合体，3α - グルクロニド抱合体，C-24- グルコシド抱合体のような糖抱合体は，現在 MassBank に保管されているデータが殆んどなく，貴重な資料として活用されることが期待される。以上，本研究によって 238 種のステロイド化合物のMS 測定データを MassBank に提供することが出来た。
【研究の考察・反省】
ステロイド（とくに胆汁酸）はヒトを含めた脊椎動物の肝臓でコレステロールから異化代謝される生理活性脂質に属する化合物群で，食物脂肪の消化吸収を促進する作用を司っている。一方，ある種（ケノデオキシコール酸，ウルソデオキシコール酸）の胆汁酸は利胆作用，胆石溶解作用，肝細胞保護作用などの優れた薬理効果を発現することから肝疾患治療薬としても広く用いられている。最近の研究で，肝胆道疾患時において，胆汁酸常成分以外に多種の代謝異常成分が出現することから，それらと病態との関連，つまり疾患の特異的マーカー分子（異常胆汁酸代謝産物）に成り得るものとして大きく注目されている。しかし，どのような化合物が有効か否かは生体試料から検出される微量試料からの構造決定に起因することが大である。本研究では，様々なステロイド化合物の MS 測定データを MassBank に登録することで，生体内ステロイド化合物の同定を迅速，かつ正確に行え，本研究目的の遂行に大いに寄与できるであろうと期待される。
【研究発表】
第 23 回国際胆汁酸会議 2014 年 10 月 8 日〜 10 月 9 日

フライブルク（ドイツ）“Chemical synthesis of 11α-hydroxy-derivatives of lithocholic acid and chenodeoxycholic acid as potential new naturalbile acids”“Novel 2 β -hydroxylated bile acids from the gallbladder bile of arapaima（Arapaima gigas）”【研究成果物】“Improved Chemical Synthesis, X-Ray Crystallographic Analysis, and NMR Characterization of（22R）-/（22S）-Hydroxy
Epimers of Bile Acids” Kaoru Omura, Ayumi Ohsaki, Biao Zhou, Manaka Kushida, Takashi Mitsuma, Akiko Kobayashi,Lee R. Hagey, Alan F. Hofmann, Takashi Iida Lipids, 49（11）1169-1180, 2014.

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