広報活動

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2016年10月26日

理化学研究所

尿や血中での有機反応で酸化ストレスを簡便に検出

-安価・迅速に実施できる健康診断に期待-

生体内で酸化還元状態の均衡が崩れると、活性酸素が生産されます。活性酸素はタンパク質、脂質、核酸などと反応して生体にダメージを与えます。それは「酸化ストレス」と呼ばれ、脳梗塞、アルツハイマー病、がんなどの原因になるといわれています。酸化ストレスを原因とする疾患では、生体内で「アクロレイン」と呼ばれる有機化合物が過剰に発生しています。アクロレインは分子内に二重結合を1個持つ小さなアルデヒドで、毒性が強く反応性が高いため、生体内のさまざまな分子と反応します。

アクロレインが生体内のタンパク質のアミノ基と反応すると、ホルミルデヒドロピペリジン(FDP)が生成されます。脳梗塞のモデル動物や患者では、FDPが多く生成されていることが分かっています。そのため、これまで尿や血液中のFDPの量を抗体で検出する方法(ELISA法)が開発されてきましたが、コストが高い、利便性が悪い、検出されるまでに時間を要するなどの問題がありました。

今回、理研を中心とする国際共同研究グループは、①生体内で生成されたFDPとの4-ニトロフタロニトリル(ニトロベンゼン誘導体)を塩化カルシウム存在下で加熱すると、4-ニトロフタロニトリルが4-アミノフタロニトリル(アニリン誘導体)に還元されること、②生成物の4-アミノフタロニトリルが著しい蛍光性を示すことを発見しました。そこで、この還元反応と蛍光を利用して、ラットやマウスの尿や血清サンプルに、塩化カルシウムと4-ニトロフタロニトリルを加えて加熱した後、4-アミノフタロニトリルの蛍光測定によって、サンプル中のFDPの量を測定することに成功しました(図参照)。この方法ではFDPの量を、ELISA法よりも4倍の感度で検出できることが分かりました。

また、使用する試薬の塩化カルシウムと4-ニトロフタロニトリルは、安価な市販試薬です。したがって、従来のELISA法に比べて1万分の1のコストで実施可能、大量サンプルを一挙に短時間で測定可能という利点があります。既にクリニックで脳梗塞に関する治験が始まっており、今後、核磁気共鳴画像法(MRI)に代わって、“健康診断”での検査法として幅広く活用されると期待できます。

4-ニトロフタロニトリルから蛍光性の4-アミノフタロニトリルへの還元反応図

4-ニトロフタロニトリルから蛍光性の4-アミノフタロニトリルへの還元反応

理化学研究所
准主任研究員研究室 田中生体機能合成化学研究室
准主任研究員 田中 克典 (たなか かつのり)
大学院生リサーチ・アソシエイト 髙松 正之 (たかまつ まさゆき)