2023 Fiscal Year Research-status Report
生体膜ナノ構造の可視化と脂質網羅分析のための統合ナノ分析システム
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22K18950
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
川井 隆之 九州大学, 理学研究院, 准教授 (60738962)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 康史 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (90624841)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Keywords | 生体膜マイクロドメイン / 走査型イオン伝導顕微鏡 / エレクトロスプレーイオン化 / 質量分析 / 固相抽出 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生体膜では特定の脂質とタンパク質が自己組織化することでナノドメインが形成され，重要な生体膜機能を制御することが示唆されているが，内在性脂質を直接的に解析する分析手法が存在しなかった。そこで本研究ではナノニードルを用い，走査型イオン伝導顕微鏡 (SICM) により非標識で生体膜ナノドメインを可視化・採取し，その後ナノニードル内部でクロマトグラフィーや電気泳動によって試料の精製・分離を行い，最終的にナノエレクトロスプレーイオン化質量分析(nanoESI-MS) によって高感度・網羅的に脂質分析を行うシステムを開発する。ナノドメインの時空間情報と脂質分子組成などの化学情報の両方を取得することで，生体膜ナノドメインにおける生命現象を捉えられる統合ナノ分析システムを構築することを目標とする。
本年度は，昨年度に開発した炭素鎖修飾ニードルを用いた固相抽出-ナノエレクトロスプレーイオン化-質量分析法を用い，まず脂質標品を用いて定量再現性の評価を行った。得られたピーク面積を試料濃度に対してプロットしたところ，nMオーダーの感度と良好な線形性が得られた。続いて単一ジャイアントリポソームの解析を行ったところ，構成成分である脂質を感度よく検出することに成功した。最終的にマウス神経芽細胞腫Neuro2a細胞を用い，その神経突起部分と細胞体部分を区別して採取して解析を行ったところ，20種類以上の脂質を検出することに成功した。この中でホスファチジルコリンに注目して解析を行ったところ，神経突起部分より細胞体の方に多くの二重結合を含む脂質が観察された。
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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
新たに開発した固相抽出ニードルデバイスにより定量的な微量分析系を確立し，細胞膜の局所から脂質の定量的分析を行うことに成功したことから，従来技術では解明できない分子プロファイルを得るという所定の目標を達成した。
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| Strategy for Future Research Activity |
極めて微量な検体を分析するシステムであるため，本手法は現時点では再現性に改善の余地があり，このための最適化実験を推進する。改善された新プロトコルに沿って各種分析性能の評価，人工膜・細胞膜の解析を推進し，良好なデータが得られ次第論文投稿を行う。
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| Causes of Carryover |
得られた成果の論文化を目指し，分析再現性を向上するための最適化実験を行う。得られた新プロトコルを用いて分析性能評価実験および細胞局所プロファイリング実験を実施し，良好なデータが得られた次第論文投稿を行う予定である。余剰予算はこれらの実験を実施するために必要な消耗品類および人件費に利用する予定である。
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