Understanding of multidimensional molecular crowding information by ideal imaging mass spectrometry
Publicly Offered Research
| Project Area | Chemical Approaches for Miscellaneous / Crowding Live Systems |
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| Project/Area Number |
20H04710
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
大塚 洋一 大阪大学, 理学研究科, 准教授 (70756460)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | 質量分析イメージング / 多次元化学分布情報 / 大気圧サンプリングイオン化法 / 生体組織計測 / 細胞計測 / 多次元化学分布情報計測 / 生体直接分析 / 誘導体化反応 / 多次元データ |
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| Outline of Research at the Start |
分子夾雑情報を１細胞レベルで網羅的に計測し、細胞や組織の状態を精密に表現する特徴量を獲得する技術は、生命化学分野の基礎理解と病気の究明・予知・予防の高度化のために極めて重要である。本研究では応募者がこれまでに開発を進めてきた大気圧サンプリングイオン化法を活用し、疾病状態にある生体組織や疾病に由来する細胞を対象として、網羅的な化学情報を１細胞レベルで定量的に計測し、化学種情報と成分分布情報を融合した特徴量抽出法を開発し、分子夾雑環境下における代謝経路の局所的な変調などを捉えることを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではピコリットルの溶媒を活用する大気圧サンプリングイオン化法（t-SPESI）の開発と、疾病状態にある生体組織や疾病に由来する細胞を対象として、化学種情報と成分分布情報を融合した特徴量抽出法を開発し、分子夾雑情報を捉えることを目的とした。
（１）前年度に確立した計測システムを用いて、ヒト疾患組織の質量分析イメージングを実施した。拡張型心筋症組織の複数検体の多次元化学分布情報計測と多変量解析の結果、補助人工心臓装着から心臓移植への過程に伴い、複数の脂質のイオン強度が変化すること、また、主成分解析のスコアプロットのデータ点の遷移が、検体の左室駆出率の変化と相関する結果が得られた。生体組織の多次元脂質情報は、疾病状態の理解や診断へ繋がる可能性が見いだされた。
（２）1細胞の質量分析イメージングを高精度に行うために、倒立型光学顕微鏡に接続可能なt-SPESI計測システムを開発した。本システムにより、プローブと試料の両方を観察しながら質量分析イメージングを実施することが可能になった。HeLa細胞の1細胞計測を実施し、2マイクロメートル間隔での高空間分解能質量分析イメージを取得することに成功した。現状は乾燥細胞での計測にとどまっており、生細胞計測のための要素技術開発を今後進める必要がある。
（３）t-SPESIを用いたペプチドの迅速誘導体化反応において、誘導体化試薬が高濃度の誘導体化試薬の存在下では、希釈溶液系とは異なる誘導体化反応を見いだした。４種類のペプチドを含む溶液をキャピラリプローブから誘導体化試薬薄膜に供給し、エレクトロスプレーイオン化を行ったところ、全ペプチドの誘導体イオンが短時間に生成され、それぞれのイオン強度の割合が、希釈溶液系よりも標準化されることが見いだされた。高濃度誘導体化反応が分子の選択性を減少させたことは、新たな迅速分析法への応用も期待される。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(37 results)
