質量分析のダイナミックレンジ拡張技術の開発とメタボロミクスへの応用

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K18303
• Research Institution: Sojo University
• Principal Investigator: 中山 泰宗 崇城大学, 生物生命学部, 准教授 (10758832)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 質量分析 / HDR / メタボロミクス / LC/MS / クロマトグラフィ / 酵母 / バイオインフォマティクス

Outline of Annual Research Achievements

本研究はデジタルカメラの映像解析技術High dynamic range imaging (HDR)の概念を質量分析（MS）に応用することで、①解析方法の検討（標準試料を用いたHDR-MSの解析方法の検討、性能の確認）、②実サンプル分析での性能確認（実サンプルにおけるHDR-MSの性能の確認）を実施する予定であった。
①の解析方法の検討においては、はじめに液体クロマトグラフィーMS（LC/MS）の分析メソッドの構築を行った。結果としてアミノ酸、アミン、核酸塩基を中心とした含窒素代謝物79種類の最適MS/MS条件およびPFPPカラムの溶出時間を得た。
続いて標準試料の分析結果を元にHDR-MSのシステム開発を行った。各化合物はフラグメント化のコリジョンエナジー（CE）を最適値およびより高いエネルギーの2種類のパラメータで分析を行った。2種類の分析データをHDR処理するためにR programをによるシステム開発を行った。生データとベンダーソフトの解析結果を元にHDR合成することが可能なシステムを構築した。結果として一部代謝物はダイナミックレンジが約2桁向上した。
②実サンプルでの性能確認においては、酵母培養時の天然培地であるYPD培地をサンプルとして用いた。天然培地には種々の成分が様々な濃度で含まれている。通常すべての濃度範囲をダイナミックレンジ内に収めるのは困難であり、濃度未知の場合は実質不可能である。そのため、HDR-MSの検証サンプルとして適している。結果として、各サンプルを複数回分析することなく一度の分析で、高濃度から低濃度の範囲までカバーすることが可能であった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

平成28年度の予定は①解析方法の検討（標準試料を用いたHDR-MSの解析方法の検討、性能の確認），②実サンプル分析での性能確認（実サンプルにおけるHDR-MSの性能の確認）であり、予定通りに進捗している。

Strategy for Future Research Activity

次年度以降も予定通り研究を進める。具体的には実証実験と原理拡張である。
実証実験には天然培地のフットプリントを行う。これまでにHDR-MSにより天然培地成分の幅広い濃度範囲をカバーできることが確認されているため、平成29年度は実証実験として天然培地の窒素化合物の包括的な成分変化を行う。
また原理拡張としては、アイソトポマーによるHDRを試みる。またそのための同位体標識サンプルの調製も行う。

Causes of Carryover

消耗品の販売元がキャンペーン等を行っており、消耗品を想定よりも安価に購入することができたため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

消耗品、旅費に利用する。