2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of plasma MS/AES measurement system for zepto gram elements in a single cell
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25248035
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
沖野 晃俊 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (60262276)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
丸尾 昭二 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (00314047)
梅村 知也 東京薬科大学, 生命科学部, 教授 (10312901)
千葉 光一 関西学院大学, 理工学部, 教授 (20281066)
稲垣 和三 国立研究開発法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (50356490)
宮下 振一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (60614766)
古田 直紀 中央大学, 理工学部, 教授 (90101055)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 細胞分析 / 大気圧プラズマ / 質量分析 / 発光分析 / 誘導結合プラズマ / ドロプレット / マイクロプラズマ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
単一細胞に含まれる超微量元素の個別分析が可能になると，iPS細胞の高効率な分化誘導や代謝機構の解明などにつながると期待されている。そこで本研究では，一つの細胞を内包した180 pLの微小液滴を1滴ずつICP発光/質量分析装置に導入できる，ドロプレット試料導入装置の開発を行った。このドロプレット中に1つの細胞を封入して分析する事で，単一細胞中の微量元素を分析することが可能となる。まず，ドロプレットを構成する純水がプラズマに与える負荷が分析感度を低下させることを明らかになったため，経路長200 mmのドロプレット用の脱溶媒装置を開発したが，この装置で細胞の分析を行った場合，信号が分裂する場合があった。この原因は，脱溶媒中の急激な加熱によって細胞が破裂していることが原因である事が明らかとなった。そこで，加熱経路を300 mmに延長し，低温で長時間の加熱ができるようにした。その結果，加熱温度90℃，キャリアガス流量100 mL/minの条件で，細胞を破裂させずに十分な脱溶媒が実現できる事を明らかにした。
次に，人工のマイクロ粒子を細胞の疑似標準物質として質量分析を行った。酸化鉄の重合百分率が4.8 wt％と保証されている磁性ラテックス粒子に含まれるFeの信号強度を測定した結果，開発した装置由来の相対標準偏差は19％であることを明らかにした。
この装置を用いて直径3～8ミクロンの藻類細胞1個に数10 fg～sub－fg含まれる，24Mg，55Mn，56Fe，65Zn，22Na，79Seなどの複数元素を同時に検出し，単一細胞中のsub-fgオーダの多元素同時分析を実現した。
最後に，ヒト骨肉腫由来のU2OS細胞と子宮頸がん由来のHeLa細胞との単一細胞分析を行った。それぞれに含まれるMgとCaの信号強度の相関係数を測定した結果，U2OS細胞では相関係数は0.91であったが，HeLa細胞では0.64であり，HeLa細胞の方が濃度の相関が有意に低いことを明らかにした。
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| Research Progress Status |
28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 |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Remarks |
本研究単独のページは作成していないが，研究室としての研究成果は
http://www2.es.titech.ac.jp/okino/
から，データ，成果，論文等を公開中。
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[Presentation] Single Cell Elemental Analysis of Human Cells Using Droplet Injection ICP-AES/MS2016
Author(s)
Shunsuke Hosoda, Satoshi Kohno, Mari Aida, Ken Kakegawa, tomoko miyake, Takahiro Iwai, hidekadzu miyahara, Mikio Shimada, Yoshihisa Matsumoto, Akitoshi Okino
Organizer
FACSS SciX 2016
Place of Presentation
Minneapolis, MN
Year and Date
2016-09-21
Int'l Joint Research
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