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Development of a Imaging Method for Chiral Biomarkers Towards Elucidation of Early Stages of Chronic Diseases

Research Project

Project/Area Number 20K15972
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 47020:Pharmaceutical analytical chemistry and physicochemistry-related
Research InstitutionUniversity of Shizuoka

Principal Investigator

SUGIYAMA Eiji  静岡県立大学, 薬学部, 助教 (90806332)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Keywords質量分析 / キラル / イメージング / イオンモビリティースペクトロメトリー / 誘導体化 / ジアステレオマー
Outline of Research at the Start

本研究では、誘導体化法とイオンモビリティースペクトロメトリーの技術を質量分析イメージングと組み合わせ、慢性疾患に関連するキラル代謝物の分布を可視化する新手法を開発する。DL-2-ヒドロキシグルタル酸、DL-乳酸およびDL-アミノ酸を対象に各種誘導体化試薬を反応させ、得られる誘導体をイオンモビリティー質量分析で解析する。これにより、各鏡像異性体の分離に適した誘導体化法を明らかとする。さらに、見出した誘導体化法を用いて新しい質量分析イメージングの手法を構築し、マウス組織に含まれるキラル代謝物の分布を調べる。

Outline of Final Research Achievements

Recent evidences gain the importance of histopathological analysis of the chiral molecules associated with various diseases. However, selective imaging of an enantiomer in biological tissues is generally challenging. In this study, we developed a new imaging method that combines diastereomer derivatization and ion mobility spectrometry with mass spectrometry imaging. We designed a new derivatization reagent based on chemical structures suitable for the separation. By using the reagent for on-tissue diastereomeric derivatization, we succeeded in visualizing the different distribution of each enantiomer of chiral organic acids (D-, L-2-hydroxyglutaric acid) in mouse tissues.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本報告時点において質量分析イメージングによるエナンチオ選択的イメージングの実現を報告した例は他に見当たらない。本研究の成果は、種々の疾患に関連する光学異性体を対象とした、新たな病理組織学的解析法の開発に資すると考えられる。

Report

(3 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (18 results) (of which Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Enantio-Separation by Ion-Mobility Spectrometry2022

    • Author(s)
      Sugiyama Eiji、Mizuno Hajime、Todoroki Kenichiro
    • Journal Title

      Journal of the Mass Spectrometry Society of Japan

      Volume: 70 Issue: 1 Pages: 74-76

    • DOI

      10.5702/massspec.S22-14

    • ISSN
      1340-8097, 1880-4225, 1884-3271
    • Year and Date
      2022-03-01
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Rapid chiral discrimination of oncometabolite DL ‐2‐hydroxyglutaric acid using derivatization and field asymmetric waveform ion mobility spectrometry/mass spectrometry2021

    • Author(s)
      Fukui Serina、Sugiyama Eiji、Mizuno Hajime、Sakane Iwao、Asakawa Daiki、Saikusa Kazumi、Nishiya Yuki、Amano Yuri、Takahara Kentaro、Higo Daisuke、Toyo'oka Toshimasa、Todoroki Kenichiro
    • Journal Title

      Journal of Separation Science

      Volume: 44 Issue: 18 Pages: 3489-3496

    • DOI

      10.1002/jssc.202100350

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 質量顕微鏡法によるキラル分子のエナンチオ選択的イメージング2022

    • Author(s)
      杉山栄二、水野初、轟木堅一郎
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      日本顕微鏡学会第78回学術講演会
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  • [Presentation] イオンモビリティースペクトロメトリー質量分析によるDL-2-ヒドロキシグルタル酸の分離分析とイメージング2021

    • Author(s)
      杉山栄二、福井芹菜、西家侑生、天野由梨、水野初、坂根巌、浅川大樹、七種和美、高原健太郎、肥後大輔、豊岡利正、轟木堅一郎
    • Organizer
      第69回質量分析総合討論会
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  • [Presentation] 質量分析イメージングによる生理活性分子の可視化2021

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      杉山栄二
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      第18回次世代を担う若手のためのフィジカル・ファーマフォーラム
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      杉山栄二
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      日本薬学会第141年会(広島)
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      第69回質量分析総合討論会
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      第69回質量分析総合討論会
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      仲村茉緒、杉山栄二、水野初、轟木堅一郎
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      青山洋平、天野由梨、杉山栄二、飯沼賢輝、唐川幸聖、原田真志、水野 初、中山 聡、轟木堅一郎
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      第33回バイオメディカル分析化学シンポジウム
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      仲村茉緒、杉山栄二、水野 初、轟木堅一郎
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      第33回バイオメディカル分析化学シンポジウム
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      西家侑生、杉山栄二、杉山右京、山下賢二、水野 初、濱島義隆、轟木堅一郎
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      第33回バイオメディカル分析化学シンポジウム
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      仲村茉緒、杉山栄二、水野 初、轟木堅一郎
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      仲村茉緒、杉山栄二、水野 初、轟木堅一郎
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  • [Presentation] 高感度キラル分離分析を指向した新規カチオン性誘導体化試薬の開発2020

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      西家侑生、杉山栄二、杉山右京、山下賢二、水野 初、濱島義隆、轟木堅一郎
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  • [Presentation] キラル誘導体化 LC-MS/MS を用いたD/L-Cysteineの光学異性体分離分析及び生体内硫化水素産生系に関する研究2020

    • Author(s)
      東 徹、杉山栄二、水野 初、豊岡利正、轟木堅一郎
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      第31回クロマトグラフィー科学会議
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      西家侑生、福井芹菜、杉山栄二、水野 初、坂根 巌、豊岡利正、轟木堅一郎
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      日本病院薬剤師会東海ブロック・日本薬学会東海支部合同学術大会2020
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  • [Presentation] イオンモビリティースペクトロメトリーによるアミノ酸光学異性体の分離に適した誘導体化法の探索2020

    • Author(s)
      天野由梨、杉山栄二、水野 初、轟木堅一郎
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      日本病院薬剤師会東海ブロック・日本薬学会東海支部合同学術大会2020
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      東 徹、杉山栄二、水野 初、豊岡利正、轟木堅一郎
    • Organizer
      新アミノ酸分析研究会第10回学術講演会
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  • [Presentation] イオンモビリティースペクトロメトリーによるアミノ酸光学異性体の分離2020

    • Author(s)
      天野由梨、杉山栄二、飯沼賢輝、水野 初、轟木堅一郎
    • Organizer
      新アミノ酸分析研究会第10回学術講演会
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Published: 2020-04-28   Modified: 2023-01-30  

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