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ナノLC/MSを用いた高感度・高深度単一細胞メタボローム分析法の開発

Research Project

Project/Area Number 21K14472
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 27040:Biofunction and bioprocess engineering-related
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

中谷 航太  九州大学, 生体防御医学研究所, 助教 (70880748)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywordsシングルセルメタボロミクス / メタボロミクス / ナノ液体クロマトグラフィー質量分析 / HILIC / 陰イオン交換クロマトグラフィー / uHILIC/AEX / Nano-uHILIC/AEX/MS
Outline of Research at the Start

単一細胞レベルでの代謝不均一性にはどのような意味があるのだろうか。この「問い」に答えるためには、単一細胞レベルでの定量的なメタボローム測定方法が必要である。本研究では、次の3項目を実施し、高感度・高深度単一細胞メタボローム分析法の開発に取り組む。本研究が達成されれば、従来の平均的観測では知りえなかった、真の細胞機能や個々の細胞が織りなす生命の代謝システムの本質を読み解くことに繋がる。
①幅広いメタボロームの分離のための液体クロマトグラフィー手法の開発
②液体クロマトグラフィー質量分析システムの高感度化
③細胞周期の異なるHeLa細胞の単一細胞メタボローム解析への応用

Outline of Annual Research Achievements

これまでの代謝研究では100万細胞以上を対象とした大量細胞での平均的観測が為されており、単一細胞から100細胞以下の微量細胞試料の測定は困難であった。本研究の目的は、単一細胞から100 細胞以下の微量細胞試料からのメタボローム解析方法を開発することである。上記の目的達成のために3つの課題を設定した。1つ目が幅広いメタボロームの分離 のための液体クロマトグラフィー手法の開発、2つ目が液体クロマトグラフィー質量分析 (LC/MS) システムの高感度化、3つ目が開発した手法の超微量細胞試料 への応用である。本年度は、1つ目の課題に関して、開発した基材と分析法の安定性試験を実施した。2つ目の課題に関して、イオン化法の改良による高感度化の可能性を検討した。3つ目の課題に関して、超微量細胞試料への応用に取り組み、希少かつ特徴的な免疫細胞集団における代謝解析を実施した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

コロナ禍及び半導体危機によってスケジュールに遅れが生じたため。

Strategy for Future Research Activity

本研究で開発した液体クロマトグラフィー質量分析法に関する論文執筆を行う。また、1~数10細胞メタボローム解析技術を用いて細胞周期の違いによる代謝不均一性の解明に取り組む。

Report

(3 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2024 2023 2022 2021 Other

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 6 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 2 results) Book (1 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Predicting retention time in unified-hydrophilic-interaction/anion-exchange liquid chromatography high-resolution tandem mass spectrometry (unified-HILIC/AEX/HRMS/MS) for comprehensive structural annotation of polar metabolome.2024

    • Author(s)
      Torigoe T, Takahashi M*, Heravizadeh O, Ikeda K, Nakatani K, Bamba T, Izumi Y*.
    • Journal Title

      Analytical Chemistry

      Volume: 96(3) Issue: 3 Pages: 1275-1283

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.3c04618

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Wide-scope targeted analysis of bioactive lipids in human plasma by LC/MS/MS.2024

    • Author(s)
      Nakatani K, Izumi Y*, Umakoshi H, Yokomoto-Umakoshi M, Nakaji T, Kaneko H, Nakao H, Ogawa Y, Ikeda K, Bamba T*.
    • Journal Title

      Journal of Lipid Research

      Volume: 65(1) Issue: 1 Pages: 100492-100492

    • DOI

      10.1016/j.jlr.2023.100492

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Improved endurance capacity of diabetic mice during SGLT2 inhibition: Potential role of AICARP, an endogenous AMPK activator in the soleus muscle.2023

    • Author(s)
      Nakamura S, Miyachi Y*, Shinjo A, Yokomizo H, Takahashi M, Nakatani K, Izumi Y, Otsuka H, Sato N, Sakamoto R, Miyazawa T, Bamba T, Ogawa Y*.
    • Journal Title

      Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle

      Volume: 14 Issue: 6 Pages: 2866-2881

    • DOI

      10.1002/jcsm.13350

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Adrenal steroid metabolites and bone status in patients with adrenal incidentalomas and hypercortisolism.2023

    • Author(s)
      Nakao H, Yokomoto-Umakoshi M*, Nakatani K, Umakoshi H, Ogata M, Fukumoto T, Kaneko H, Iwahashi N, Fujita M, Ogasawara T, Matsuda Y, Sakamoto R, Izumi Y, Bamba T, Ogawa Y*.
    • Journal Title

      eBioMedicine

      Volume: 95 Pages: 104733-104733

    • DOI

      10.1016/j.ebiom.2023.104733

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Understanding the mechanism of CO2-assisted electrospray ionization for parameter optimization in supercritical fluid chromatography mass spectrometry.2023

    • Author(s)
      Fujitoa Y, Izumi Y, Nakatani K, Takahashi M, Hayakawa Y, Takayama M, Bamba T*.
    • Journal Title

      Analytica Chimica Acta

      Volume: 1246 Pages: 340863-340863

    • DOI

      10.1016/j.aca.2023.340863

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Attempts to Detect Lipid Metabolites from a Single Cell Using Proton-Transfer-Reaction Mass Spectrometry Coupled with Micro-Scale Supercritical Fluid Extraction: A Preliminary Study2022

    • Author(s)
      Hondo Toshinobu、Ota Chihiro、Nakatani Kohta、Miyake Yumi、Furutani Hiroshi、Bamba Takeshi、Toyoda Michisato
    • Journal Title

      Mass Spectrometry

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: A0112-A0112

    • DOI

      10.5702/massspectrometry.A0112

    • ISSN
      2186-5116, 2187-137X
    • Year and Date
      2022-12-29
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] PDZD8-deficient mice accumulate cholesteryl esters in the brain as a result of impaired lipophagy.2022

    • Author(s)
      Morita K#, Wada M#, Nakatani K, Matsumoto Y, Hayashi N, Yamahata I, Mitsunari K, Mukae N, Takahashi M, Izumi Y, Bamba T, Shirane M*.
    • Journal Title

      iScience

      Volume: 25(12) Issue: 12 Pages: 105612-105612

    • DOI

      10.1016/j.isci.2022.105612

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Unified-hydrophilic-interaction/anion-exchange liquid chromatography mass spectrometry (unified-HILIC/AEX/MS): A single-run method for comprehensive and simultaneous analysis of polar metabolome.2022

    • Author(s)
      Nakatani K, Izumi Y*, Takahashi M, Bamba T*.
    • Journal Title

      Analytical Chemistry

      Volume: 94(48) Issue: 48 Pages: 16877-16866

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.2c03986

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] メタボロームを 広く (網羅的に),深く (高感度に) 測定するための技術開発2023

    • Author(s)
      中谷航太
    • Organizer
      第16回質量分析夏の学校
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Unified-HILIC/AEX/MS/MSによる親水性メタボロームとリピドームの同時分析2023

    • Author(s)
      ○中谷航太・池田和輝・高橋政友・馬場健史・和泉自泰
    • Organizer
      第71回質量分析総合討論会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Simultaneous analysis of polar metabolome and lipidome by unified-hydrophilic interaction/anion-exchange liquid chromatography tandem mass spectrometry (unified-HILIC/AEX/MS/MS)2023

    • Author(s)
      ○Kohta Nakatani, Kazuki Ikeda, Masatomo Takahashi, Takeshi Bamba, Yoshihiro Izumi
    • Organizer
      71S T CONFERENCE ON MASS SPECTROMETRY AND ALLIED TOPICS
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Unified-HILIC/AEX/MS/MS:親水性メタボロームとリピドームの同時分析法2023

    • Author(s)
      ○中谷航太・池田和輝・高橋政友・馬場健史・和泉自泰
    • Organizer
      第49回BMSコンファレンス
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Unified-HILIC/AEX/MS/MSによる極性メタボロームとリピドームの同時分析2023

    • Author(s)
      ○中谷航太・池田和輝・高橋政友・馬場健史・和泉自泰
    • Organizer
      日本プロテオーム学会2023年大会
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      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Simultaneous polar metabolome and lipidome analysis by unified-HILIC/AEX/MS/MS2023

    • Author(s)
      ○Kohta Nakatani, Kazuki Ikeda, Masatomo Takahashi, Takeshi Bamba, Yoshihiro Izumi
    • Organizer
      AOMSC-KSMS 2023
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      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Wide-scope targeted analysis of bioactive lipids by LC/MS/MS2023

    • Author(s)
      Kohta Nakatani, Yoshihiro Izumi, Hironobu Umakoshi, Maki Yokomoto-Umakoshi, Tomoko Nakaji, Hiroki Kaneko, Hiroshi Nakao, Yoshihiro Ogawa, Kazutaka Ikeda, Takeshi Bamba
    • Organizer
      3rd International BMS Symposium 2023 in Kyoto
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      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] An analytical system for comprehensive quantitative profiling of bioactive lipids by solid phase extraction combined with LC/MS/MS2022

    • Author(s)
      〇Kohta Nakatani, Yoshihiro Izumi, Hironobu Umakoshi, Ayako Hidaka, Masatoshi Ogata, Yoshihiro Ogawa, Takeshi Bamba
    • Organizer
      The 30th Hot Spring Harbor International Symposium
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] LC/MS/MSによる生理活性脂質の一斉定量分析法の開発2022

    • Author(s)
      ○中谷航太,和泉自泰,馬越洋宜,日高彩子,緒方大聖,小川佳宏,馬場健史
    • Organizer
      第70回質量分析総合討論会
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  • [Presentation] ワイドターゲットLC/MS/MSによる生理活性脂質の一斉定量分析法2022

    • Author(s)
      ○中谷航太,和泉自泰,馬越洋宜,緒方大聖,日高彩子,小川佳宏,馬場健史
    • Organizer
      第16回メタボロームシンポジウム
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  • [Presentation] 高感度nano-uHILIC/AEX/MS/MSによる少数細胞集団試料のメタボローム分析2021

    • Author(s)
      中谷航太
    • Organizer
      第69回質量分析総合討論会
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  • [Book] メタボロミクス実践ガイド2021

    • Author(s)
      馬場 健史、平山 明由、松田 史生、津川 裕司
    • Total Pages
      334
    • Publisher
      羊土社
    • ISBN
      9784758122511
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  • [Remarks] 世界⼀包括的な代謝物測定法の開発に成功

    • URL

      https://www.kyushu-u.ac.jp/ja/researches/view/849

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  • [Remarks] 世界一包括的な代謝物測定法の開発に成功~ワンショットで親水性代謝物を高感度かつ網羅的に測定!

    • URL

      https://www.chem-station.com/blog/2022/12/lcms.html

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  • [Remarks] 親水性メタボローム測定法①:unified-HILIC/AEX/MS

    • URL

      http://bamba-lab.com/?page_id=2983

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Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

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