2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of single-cell mass spectrometry imaging techniques to analyze drug-cell interactions
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21H01962
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
間 久直 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (70437375)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 単一細胞解析 / 薬剤 / 質量分析イメージング / レーザー脱離エレクトロスプレーイオン化 / ナノ粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
医学や生物学などにおいて、従来の生体組織単位で平均化された解析では知ることができなかった現象を調べる手法として「単一細胞解析（single-cell analysis）」の重要性が示されている。レーザーイオン化を用いた質量分析イメージング (mass spectrometry imaging; MSI) は生体内の様々な分子の分布画像を非染色で同時に測定できる技術であり、創薬などへの応用が期待されているが、空間分解能が10～100 μmであることから細胞スケールでの観察は困難であった。研究代表者はこれまでにMSIにおけるレーザー光学系を改良し、大気圧下のがん細胞内における色素の分布画像を空間分解能1 μmで得ることに成功した。本研究課題の目的は、大気圧下でのレーザー照射により気化させた試料にエレクトロスプレーで電荷を付与することで検出感度を数桁向上させ、医薬品業界における新薬や新規投薬デバイス開発を高効率化することである。
令和3年度は、レーザーで気化させた試料にエレクトロスプレーで電荷を付与することができるイオン化システムを設計・製作した。質量分析計には、これまでの研究で使用しており、タンデム質量分析（MS/MS）を行うこともできる、四重極-飛行時間型質量分析計（Q-Tof Ultima API, Micromass, UK）を使用した。その結果、薬剤として用いられているカフェイン、およびベラパミルのイオンを安定して検出することに成功した。
令和4年度は、同システムを用いてカフェインのMSIを行い、光学顕微鏡画像と一致するカフェインの分布画像をピクセルサイズ40 μmで、かつマトリックスを用いず得ることに成功した。
令和5年度は、同システムによる検出感度の更なる向上を達成し、ピクセルサイズ20 μmでのカフェインの検出に成功し、細胞スケールでのMSIの実現可能性を示した。
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| Research Progress Status |
令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。
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