液体クロマトグラフ質量分析法を用いた大うつ病性障害分類のための血漿バイオマーカーの発見と検証

Discovery and validation of plasma biomarkers for major depressive disorder classification based on liquid chromatography-mass spectrometry.

• Xinyu Liu
• Peng Zheng
• Xinjie Zhao
• Yuqing Zhang
• Chunxiu Hu
• Jia Li
• Jieyu Zhao
• Jingjing Zhou
• Peng Xie
• Guowang Xu

抄録

大うつ病性障害（MDD）は、多くの人の生活の質に大きな影響を与える衰弱性の精神疾患であるが、MDDを正確に診断することは未だに困難である。本研究では、四重極飛行時間型質量分析装置（UPLC-Q-TOF/MS）を搭載した超高速液体クロマトグラフィーを用いた非標的メタボロミクス法を用いて、MDD患者と健常者の血漿中の代謝物の違いを明らかにしました。さらに、動的多重反応モニタリング法に基づいたターゲットアプローチを用いて、別のバッチのサンプルで差分代謝物に焦点を当てたバリデーション分析を実施しました。その結果、アシルカルニチン、エーテル脂質、トリプトファンは健常者に比べて有意に減少し、LPCs、LPE、PEsは健常者に比べて有意に増加していました。主にアシルカルニチン代謝、脂質代謝、トリプトファン代謝に位置する経路の乱れが明らかになった。二値ロジスティック回帰の結果、カルニチンC10:1、PE-O 36:5、LPE 18:1 sn-2、トリプトファンは、中等度MDDのみならず重度MDDを健常者と良好な感度と特異性で区別するための組み合わせバイオマーカーとして使用できることが示されました。本研究で得られた知見は、MDDの病理学的メカニズムについての重要な知見を提供するとともに、臨床でのMDDの診断に役立つ組み合わせバイオマーカーを提供するものである。

Major depressive disorder (MDD) is a debilitating mental disease with a pronounced impact on the quality of life of many people; however, it is still difficult to diagnose MDD accurately. In this study, a nontargeted metabolomics approach based on ultra-high-performance liquid chromatography equipped with quadrupole time-of-flight mass spectrometry (UPLC-Q-TOF/MS) was used to find the differential metabolites in plasma samples from patients with MDD and healthy controls. Furthermore, a validation analysis focusing on the differential metabolites was performed in another batch of samples using a targeted approach based on the dynamic multiple reactions monitoring method. Levels of acyl carnitines, ether lipids, and tryptophan pronouncedly decreased, whereas LPCs, LPEs, and PEs markedly increased in MDD subjects as compared with the healthy controls. Disturbed pathways, mainly located in acyl carnitine metabolism, lipid metabolism, and tryptophan metabolism, were clearly brought to light in MDD subjects. The binary logistic regression result showed that carnitine C10:1, PE-O 36:5, LPE 18:1 sn-2, and tryptophan can be used as a combinational biomarker to distinguish not only moderate but also severe MDD from healthy control with good sensitivity and specificity. Our findings, on one hand, provide critical insight into the pathological mechanism of MDD and, on the other hand, supply a combinational biomarker to aid the diagnosis of MDD in clinical usage.