Development of MALDI-MS-based analytical technique for biomarker discovery and diagnosis

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26713020
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 三浦 大典 九州大学, 農学研究院, 特任准教授 (40532627)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: メタボロミクス / MALDI / 質量分析イメージング

Outline of Annual Research Achievements

質量分析イメージングを再現性良く高感度に行うためには、マトリックス塗布法の最適化が重要となる。これまで一般的に用いられているスプレーコーティング法は高感度な分析が可能である一方、試料表面にマトリックスの大きな結晶が形成されるために空間分解能の低下が起こる。また、真空下でマトリックスを昇華させて試料表面に蒸着させる蒸着法では、極めて均一なマトリックス層を形成するため高分解能イメージングが可能である一方、有機溶媒を用いないために試料から分析対象物質の抽出が起こらず極めて低感度である。我々は蒸着法にて作成した試料に極穏和な条件で溶媒蒸気を供給することで、高感度かつ再現性の高いマトリックス塗布法の開発に成功した。本手法で作成した試料表面は電子顕微鏡で観察しても蒸着法で作成した試料と比較して変化は見られないため、高分解能イメージングも可能であることが明らかとなった。また、スプレーコーティング法よりも高感度な測定が可能であることも明らかとなった。
新たに開発した質量分析イメージングにおけるサンプル調製法の最適化技術を用いて、シスプラチン誘導性急性腎炎モデルマウスの時空間分解メタボローム解析を行った結果、臨床的に見られる尿素窒素値の上昇より遙かに早期に核酸代謝系の劇的な変化が起きることを明らかとした。また、慢性腎疾患の尿毒症性サルコペニアにおける筋中尿毒症毒素蓄積の可視化や腎中への尿毒症毒素の蓄積とAST-120による毒性緩和の評価等への応用研究を展開している。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Analysis of spatiotemporal metabolomic dynamics for sensitively monitoring biological alterations in cisplatin-induced acute kidney injury. (2018)
  • Author(s): Irie, M., Hayakawa, E., Fujimura, Y., Honda, Y., Setoyama, D., Wariishi, H., Hyodo, F. and Miura, D.*
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun. Volume: 496 Pages: 140-146
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.01.012.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Accumulation of uremic toxins in systemic organs and its attenuation by the oral adsorbent AST-120: LC-MS/MS and MS imaging techniques. (2018)
  • Author(s): Sato, E., Saigusa, D., Mishima, E., Uchida, T., Miura, D., Morikawa-Ichinose, T., Kisu, K., Sekimoto, A., Saito, R., Oe, Y., Matsumoto, Y., Tomioka, Y., Mori, T., Takahashi, N., Sato, H., Abe, T., Niwa, T. and Ito, S.
  • Journal Title: Toxins Volume: 10 Pages: 19
  • DOI: 10.3390/toxins10010019
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A Chemometrics-driven Strategy for the Bioactivity Evaluation of Complex Multicomponent Systems and the Effective Selection of Bioactivity-predictive Chemical Combinations. (2017)
  • Author(s): Fujimura, Y., Kawano, C., Maeda-Murayama, A., Nakamura, A., Koike-Miki, A., Yukihira, D., Hayakawa, E., Ishii, T., Tachibana, H., Wariishi, H. and Miura, D.*
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 7 Pages: 2257
  • DOI: 10.1038/s41598-017-02499-1.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Role of Ad4-binding protein/steroidogenic factor 1 in regulating NADPH production in adrenocortical Y-1 cells. (2017)
  • Author(s): Li, B., Baba, T., Miyabayashi, K., Sato, T., Shima, Y., Ichinose, T., Miura, D., Ohkawa, Y., Suyama, M. and Morohashi, K.
  • Journal Title: Endocrine J. Volume: 64 Pages: 315-324
  • DOI: 10.1507/endocrj.EJ16-0467
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Extra-pancreatic invasion induces lipolytic and fibrotic changes in the adipose microenvironment and released fatty acids enhance invasiveness of pancreatic cancer cells. (2017)
  • Author(s): Okumura, T., Ohuchida, K., Sada, M., Abe, T., Endo, S., Koikawa, K., Iwamoto, C., Miura, D., Mizuuchi, Y., Moriyama, M., Nakata, K., Miyasaka, Y., Manabe, T., Ohtsuka, T., Nagai, E., Mizumoto, K., Oda, Y., Hashizume, M and Nakamura, M.
  • Journal Title: Oncotarget Volume: 8 Pages: 18280-18295
  • DOI: 10.18632/oncotarget.15430.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Establishment of convenient sample preparation method with high sensitivity and excellent reproducibility in mass spectrometry imaging of endogenous primary metabolites (2017)
  • Author(s): Tomomi Ichinose; Fusa Murayama; Takanori Ishii; Chihiro Kawano; Ayaka Murayama; Akiko Miki; Yoshinori Fujimura; Yuzo Yamazaki; Hiroyuki Wariishi; DAISUKE MIURA
  • Organizer: 65th Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics, American Society for Mass Spectrometry
  • Int'l Joint Research