2018 Fiscal Year Annual Research Report
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17H02988
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
力石 嘉人 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (50455490)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | アミノ酸 / 同位体比安定 / 食物連鎖 / エネルギー / 起源 / 物質循環 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，アミノ酸の安定炭素・窒素同位体比を，従来の約1/1000の量に相当するピコ（10-12）モルレベルで測定する技術を開発し，試料中に含まれるアミノ酸が微量，もしくは，試料自体が微小であるために分析が困難であった，(1)生物から単離したタンパク質やオルガネラ，(2)難培養性微生物，(3)地質時代の生物化石，(4)隕石やサンプルリターン計画によりもたらされる地球外物質などで，アミノ酸の安定同位体比測定を可能にすることである。
平成30年度は，(1) 平成29年度の後半に導入した「マルチパーパスサンプラー（MPS）システム」を，ガスクロマトグラフ-同位体比質量分析計（GC-IRMS）システムへ組み込み，及び，(2) 有機化合物の分離能と感度の向上を目的に，異なる性質のGCカラムを直結して使用する「カラムカップリング法」の導入，を実施した。 平成29年度に実施した「ユニオンや経路の再設計」および「反応炉に用いる触媒の最適化」に加え，上記の(1)，(2)を組み合わせた結果，従来に無い高感度で，かつ安定的な同位体比測定が期待できることがわかった。実際に，予備的な結果であるが，水素同位体比の測定において，導入する試料量が，化合物あたり2～80ngHの範囲で，非常に良好な直線性が得られている。これは，市販のGC-IRMSの感度の約20倍であり，あと５倍の感度向上で，第１の目標値（例えば水素では，0.4ngH）に達する。またこの結果は，2ngHの導入であっても，通常微量試料の測定に欠かせない「導入量による測定値変化の補正」を，行わずに得られた結果である。すなわち，この補正を行えば，さらに少量（すなわち，例えば水素では，0.4ngH）での測定が可能であると考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成29，30年度は，アミノ酸の同位体比測定に用いる機器（ガスクロマトグラフ-同位体比質量分析計：GC-IRMS）の「S/N比向上」を計画し，研究が最も順調に進んだ場合には，第１到達目標として100倍，最大で1000倍の感度向上を見込んでいた。これらの予想に対して，平成30年度の研究を終えた時点で，安定的に得られる感度の向上は，従来の約20倍であり，第１到達目標の1/5程度にとどまる。一方で，この「20倍」という数字は，通常微量試料の測定に欠かせない「導入量による測定値変化の補正」を行わずに得られた結果であり，この補正を実施することで，平成31年度には，第１の目標値に達することができると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成31年度は，上記の「補正法」を導入し，GC/IRMSの感度向上を引き続き進める。
また，開発した技術の正確な評価を目的に，開発した高感度測定法の応用研究（とくに当該分野の研究を牽引し，かつ，将来の研究展開のモデルとなるような萌芽的研究）を行う。試料としては，(1)生物から単離したタンパク質，(2)葉緑体やミトコンドリアなどの細胞内オルガネラ，(3)海洋や海底下から採取された難培養性微生物，(4)地質時代の生物化石，(5)隕石や宇宙空間を模したモデル実験で得られたアミノ酸，(6)海洋堆積物（メタンハイドレート生成層前後）を計画している。試料の選定には，連携研究者・研究協力者とよく議論しながら，開発した測定法の正確な評価を行うことができ，かつ，科学的に価値のある代表試料を見定め，可能な限り効果的・実践的な応用研究を展開する予定である。
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