クライオ質量分析による単一細胞内物質分布直接観察法の研究

• Project/Area Number: 13206026
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 内藤 康秀 北陸先端科学技術大学院大学, 材料科学研究科, 助手 (40237186)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 勝利 産業技術総合研究所, 生命情報科学研究センター, チームリーダー (00271792)
• Project Period (FY): 2000 – 2001
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2001)
• Budget Amount: ¥5,300,000 (Direct Cost: ¥5,300,000); Fiscal Year 2001: ¥5,300,000 (Direct Cost: ¥5,300,000)
• Keywords: ゲノム / プロテオーム / メタボローム / 質量シメージング / 質量分析 / FTICR / MALDI / クライオステージ

Research Abstract

細胞内で蛋白質や代謝物質がどのように局在化しているのかを網羅的に調べるために、レーザー光線と超高分解能超高感度質量分析装置を使って細胞内での物質分布のイメージングを行うための手法確立を目指して研究を実施した。
(1)クライオMALDIの開発
ペルチェ素子を用いてMALDIサンプル面を瞬時に冷却し、最低温度-30℃を達成した。さらに-200℃を目指して放熱側冷却方法の検討を行っている。サンプル面を二次元方向に0.5μm精度で移動できる機構を設けた。製作したイオン源をフーリエ変換質量分析計に実装し、Methylene Blue、2,5-DHB、PEG等を評価用試料としてクライオMALDIの動作確認を行った。N_2パルスレーザー照射により生成したイオンを検出し、サンプル面の冷却にともないイオン信号強度が増大する効果を確認した。
(2)フーリエ変換質量分析装置の超高感度化
イオン源から検出部へ高効率にイオンを輸送できる、イオン透過質量範囲の広い四重極イオンガイドを開発し、フーリエ変換質量分析計に実装した。イオンガイドを二段の四重極で構成し、イオン源側の四重極に可動機構を設け、四重極間をゲートバルブで遮断可能にした。四重極に印加するRF高電圧波形を発生させる高周波昇圧トランスを設計、製作した。これをバイポーラ型電力増幅器と併用することで、1MHzにおいて約1kVの振幅を得ており、理論上はm/z(質量電荷比)5000程度までのイオン輸送が可能になる。
(3)波長可変赤外レーザー光源を用いたMALDIの検討
生体組織の直接観察に適した赤外MALDIの諸条件を検討するため、自由電子レーザーを飛行時間型質量分析計に導入し、MALDIの赤外波長依存性を評価するシステムを構築した。赤外域での代表的なマトリックスであるフマル酸を用いて評価予備測定を行った。