正常ヒト角膜と角膜角膜を識別するメタボロームシグナル-GC/MSを用いたパイロット試験

Metabolomic Signature Discriminates Normal Human Cornea from Keratoconus-A Pilot GC/MS Study.

• Anna Wojakowska
• Monika Pietrowska
• Piotr Widlak
• Dariusz Dobrowolski
• Edward Wylęgała
• Dorota Tarnawska

抄録

ヒトの角膜の病態の一つである角膜症（KC）の分子生物学的な原因は未だに明らかにされていない。本研究の目的は、代謝物のプロファイリングを行い、正常な角膜と区別する特徴を同定することである。本研究では、GC/MS法を用いて角膜ボタン中の代謝物のプロファイリングと同定を行った。GC/MSをベースとした非標的GC/MSアプローチにより、同定された46種類のユニークな代謝物を含む377種類の化合物が検出され、そのレベルにより、教師なしの階層的クラスタ分析でサンプルの比較グループを分離することができました。13 種類の代謝物が同定されましたが、そのうち 13 種類の代謝物のレベルがサンプルのグループ間で区別されていました。KCでは、正常角膜と比較して、いくつかのカルボン酸、脂肪酸、ステロイドのダウンレギュレーションが観察された。また、両群を区別する化合物に関連した代謝経路は、エネルギー産生、脂質代謝、アミノ酸代謝に関与していた。観察されたシグネチャーは、酸化ストレスや炎症などのKC病変の発生に関与する細胞プロセスを反映している可能性がある。

The molecular etiology of keratoconus (KC), a pathological condition of the human cornea, remains unclear. The aim of this work was to perform profiling of metabolites and identification of features discriminating this pathology from the normal cornea. The combination of gas chromatography and mass spectrometry (GC/MS) techniques has been applied for profiling and identification of metabolites in corneal buttons from 6 healthy controls and 7 KC patients. An untargeted GC/MS-based approach allowed the detection of 377 compounds, including 46 identified unique metabolites, whose levels enabled the separation of compared groups of samples in unsupervised hierarchical cluster analysis. There were 13 identified metabolites whose levels differentiated between groups of samples. Downregulation of several carboxylic acids, fatty acids, and steroids was observed in KC when compared to the normal cornea. Metabolic pathways associated with compounds that discriminated both groups were involved in energy production, lipid metabolism, and amino acid metabolism. An observed signature may reflect cellular processes involved in the development of KC pathology, including oxidative stress and inflammation.