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2022 Fiscal Year Research-status Report

On-tissue Diastereomeric Derivatization for Selective Imaging of Chiral Molecules

Research Project

Project/Area Number 22K15264
Research InstitutionUniversity of Shizuoka

Principal Investigator

杉山 栄二  静岡県立大学, 薬学部, 助教 (90806332)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2024-03-31
Keywords質量分析 / イメージング / キラル / 誘導体化 / イオンモビリティースペクトロメトリー
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、新たな誘導体化法の開発により生体組織切片に含まれるキラル分子とその光学異性体の分布をそれぞれ可視化することを目的としている。研究代表者は昨年度までに、種々のキラル誘導体化試薬を用いて得たキラルアミノ酸のジアステレオマー誘導体を対象として、イオンモビリティースペクトロメトリー(IMS)において比較的高い分離度を示すキラル誘導体化試薬2種を見出した。本年度はまず、それらキラル誘導体化試薬をアスパラギン酸とアスパラギン酸のγ位カルボン酸がエステル化された化合物2種(メチルエステル、tert-ブチルエステル)と反応させ、生じる誘導体の部分構造の差がもたらす分離度の変化を調べた。エステル化された2種化合物のD体とL体に由来する誘導体はいずれもアスパラギン酸を用いた場合と比べて低い分離度を示し、アスパラギン酸のγ位カルボン酸が各誘導体イオンの立体構造(衝突断面積)に大きく寄与していることが示唆された。次に、on-tissue誘導体化により生成するアスパラギン酸誘導体のMALDI/MSによる検出を試みた。マウス組織に準備したD-, L-アスパラギン酸の乾燥液滴に反応溶液を滴下し、MALDI/MSで測定したところ、誘導体由来のピークは検出されなかった。この原因として、IMSで分離可能なイオン種の生成効率が不十分であることが挙げられる。そこで、これまでに得た自らの知見と文献情報を基に、2種の新しいカチオン型キラル誘導体化試薬を合成した。合成した試薬をタンパク質構成キラルアミノ酸と反応させ、各誘導体が質量分析イメージングにおける高感度検出に適した[M]+として検出されることを確認した。現在、各誘導体のIMS/質量分析による解析を進めると共に、新規誘導体試薬の収率を向上すべく反応条件の検討を行っている。以上の成果の一部は関連学会にて発表された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

候補としていたキラル誘導体化試薬がon tissue誘導体化に適さず組織中分子のイメージングに利用できないことが明らかとなった一方、これまでの知見を基にデザインした新しいカチオン型キラル誘導体化試薬の合成が達成され、次年度早々に分離度の評価やon tissue誘導体化の条件検討が進められる状況であるため。

Strategy for Future Research Activity

合成した新規カチオン型キラル誘導体化試薬を種々のキラルアミンと反応させ、IMSで得られる分離度の評価とon tissue誘導体化条件の検討を行う。必要に応じて試薬構造の改変を行い、マウス組織内キラル分子のエナンチオ選択的イメージング法を構築する。

  • Research Products

    (16 results)

All 2023 2022

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Precolumn derivatization LC/MS method for observation of efficient hydrogen sulfide supply to the kidney via d-cysteine degradation pathway2023

    • Author(s)
      Sugiyama Eiji、Higashi Toru、Nakamura Mao、Mizuno Hajime、Toyo’oka Toshimasa、Todoroki Kenichiro
    • Journal Title

      Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis

      Volume: 222 Pages: 115088~115088

    • DOI

      10.1016/j.jpba.2022.115088

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Simultaneous determination of all aminobutyric acids by chiral derivatization and liquid chromatography-tandem mass spectrometry2023

    • Author(s)
      Sugiyama Eiji、Nakamura Mao、Mizuno Hajime、Furusho Aogu、Todoroki Kenichiro
    • Journal Title

      Analytical Sciences

      Volume: 39 Pages: 463~472

    • DOI

      10.1007/s44211-023-00293-w

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enantio-Separation by Ion-Mobility Spectrometry2022

    • Author(s)
      Sugiyama Eiji、Mizuno Hajime、Todoroki Kenichiro
    • Journal Title

      Journal of the Mass Spectrometry Society of Japan

      Volume: 70 Pages: 74~76

    • DOI

      10.5702/massspec.S22-14

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Enantioselective Imaging of D-, L-2-hydroxyglutaric acid By Chiral Derivatization and Ion Mobility Spectrometry/Mass Spectrometry2023

    • Author(s)
      Eiji Sugiyama, Yuki Nishiya, Hajime Mizuno and Kenichiro Todoroki
    • Organizer
      第6回 京都生体質量分析研究会国際シンポジウム・国際質量分析イメージングシンポジウム2023京都
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 質量顕微鏡法によるキラル分子のエナンチオ選択的イメージング2022

    • Author(s)
      杉山栄二、水野 初、轟木堅一郎
    • Organizer
      日本顕微鏡学会第78回学術講演会
    • Invited
  • [Presentation] ジアステレオマー誘導体化とイオン移動度質量分析によるDL-アミノ酸分離法の開発2022

    • Author(s)
      天野由梨、杉山栄二、飯沼賢輝、唐川幸聖、原田真志、古庄 仰、水野 初、中山 聡、轟木堅一郎
    • Organizer
      第34回バイオメディカル分析科学シンポジウム
  • [Presentation] ジアステレオマー誘導体化によるキラル分子のエナンチオ選択的イメージング2022

    • Author(s)
      杉山栄二、水野 初、轟木堅一郎
    • Organizer
      第47回日本医用マススペクトル学会年会
  • [Presentation] MALDI-MSイメージング用自動スプレイヤーを用いたマトリックス塗布量の最適化2022

    • Author(s)
      天野晴貴、Chanudporn Sumpownon-Sugiyama、杉山栄二、古庄 仰、轟木堅一郎
    • Organizer
      第47回日本医用マススペクトル学会年会
  • [Presentation] イオン移動度質量分析によるキラル分子のエナンチオ選択的イメージング2022

    • Author(s)
      杉山栄二、水野 初、轟木堅一郎
    • Organizer
      第33回クロマトグラフィー科学会議
    • Invited
  • [Presentation] ジアステレオマー誘導体化とイオン移動度質量分析によるDL-アミノ酸分離法の開発2022

    • Author(s)
      天野由梨、杉山栄二、飯沼賢輝、唐川幸聖、原田真志、古庄 仰、水野 初、岩畑大悟、轟木堅一郎
    • Organizer
      日本病院薬剤師会東海ブロック・日本薬学会東海支部合同学術大会2022
  • [Presentation] 誘導体化LC/MS/MS法による生体試料中アミノ酪酸異性体全種の一斉定量分析2022

    • Author(s)
      仲村茉緒、杉山栄二、水野 初、古庄 仰、轟木堅一郎
    • Organizer
      日本病院薬剤師会東海ブロック・日本薬学会東海支部合同学術大会2022
  • [Presentation] 誘導体化LC/MS/MS法による生体試料中アミノ酪酸異性体全種の一斉定量分析2022

    • Author(s)
      仲村茉緒、杉山栄二、水野 初、古庄 仰、轟木堅一郎
    • Organizer
      「分析中部・ゆめ21」若手交流会・第22回高山フォーラム
  • [Presentation] キラルアミンの選択的なイメージングを可能とする新規誘導体化試薬の開発2022

    • Author(s)
      青山洋平、杉山栄二、山下賢二、古庄 仰、濱島義隆、轟木堅一郎
    • Organizer
      「分析中部・ゆめ21」若手交流会・第22回高山フォーラム
  • [Presentation] 誘導体化LC/MS/MS法による生体試料中アミノ酪酸異性体全種の一斉定量分析2022

    • Author(s)
      仲村茉緒、杉山栄二、水野 初、古庄 仰、轟木堅一郎
    • Organizer
      新アミノ酸分析研究会第12回学術講演会
  • [Presentation] D, L-アミノ酸の質量分析イメージングを目指したカチオン型キラル誘導体化試薬合成法の開発2022

    • Author(s)
      朝香達稀、杉山栄二、古庄 仰、轟木堅一郎
    • Organizer
      新アミノ酸分析研究会第12回学術講演会
  • [Presentation] コアシェルカラムを用いたアミノ酪酸全異性体高速一斉分析法の開発2022

    • Author(s)
      今村美優菜、杉山栄二、仲村茉緒、古庄 仰、水野 初、轟木堅一郎
    • Organizer
      新アミノ酸分析研究会第12回学術講演会

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Published: 2023-12-25  

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