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単一生細胞内ミトコンドリア質量分析法の開発とミトコンドリオミクスの実現

研究課題

研究課題/領域番号 19K07028
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分47020:薬系分析および物理化学関連
研究機関静岡県立大学

研究代表者

水野 初  静岡県立大学, 薬学部, 准教授 (30457288)

研究分担者 佐々木 崇光  静岡県立大学, 薬学部, 客員共同研究員 (20382674)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワードミトコンドリア / メタボロミクス / 質量分析 / 1細胞分析 / 誘導体化 / 1細胞分析 / 1細胞質量分析
研究開始時の研究の概要

生きている1個の細胞内に存在するミトコンドリアを選択的に採取し質量分析する方法を開発し、ミトコンドリアに局在する代謝物を網羅的に解析するミトコンドリオミクスを実現する。本本補法により実現したミトコンドリオミクスをがん細胞に適用し、がん細胞の主要代謝物の詳細な代謝動態を解明し、病態解明や治療法や診断法の開発へと繋げる。

研究成果の概要

本研究では、細胞内のミトコンドリアに局在する代謝物の網羅的解析を1細胞レベルで実現するため、細胞内のミトコンドリアを選択的に採取するためのナノスプレーチップの開発と蛍光顕微鏡によるミトコンドリア選択的サンプリング法の開発、チップ内誘導体化によるミトコンドリア中の微量代謝物の高感度質量分析法を開発した。さらに、これらの方法をがん細胞ミトコンドリア分析に適用し、がん細胞に特徴的な代謝物プロファイルを解析した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、生命活動に重要な役割を担うミトコンドリアの詳細な機能解明のため、細胞内のミトコンドリアのみを選択的にサンプリングして質量分析を行うことが可能な分析法の開発を目的としている。本方法の実現により、これまでの大量細胞分析では難しかったミトコンドリア内の代謝動態を調べることができ、がんなどの疾患メカニズム解明や治療法開発につなげることが可能となる。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 13件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 2件、 招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Analysis of the intracellular localization of amiodarone using live single-cell mass spectrometry2021

    • 著者名/発表者名
      Yahata Kenji、Mizuno Hajime、Sugiyama Eiji、Todoroki Kenichiro
    • 雑誌名

      Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis

      巻: 205 ページ: 114318-114318

    • DOI

      10.1016/j.jpba.2021.114318

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Study of Substituted Phenethylamine Fragmentation Induced by Electrospray Ionization Mass Spectrometry and Its Application for Highly Sensitive Analysis of Neurotransmitters in Biological Samples2021

    • 著者名/発表者名
      Asakawa Daiki、Sugiyama Eiji、Mizuno Hajime、Todoroki Kenichiro
    • 雑誌名

      Journal of the American Society for Mass Spectrometry

      巻: 32 号: 8 ページ: 2144-2152

    • DOI

      10.1021/jasms.1c00173

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fragmentation study of tryptophan-derived metabolites induced by electrospray ionization mass spectrometry for highly sensitive analysis2021

    • 著者名/発表者名
      Asakawa Daiki、Mizuno Hajime、Sugiyama Eiji、Todoroki Kenichiro
    • 雑誌名

      The Analyst

      巻: 146 号: 7 ページ: 2292-2300

    • DOI

      10.1039/d0an02069a

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rapid chiral discrimination of oncometabolite DL ‐2‐hydroxyglutaric acid using derivatization and field asymmetric waveform ion mobility spectrometry/mass spectrometry2021

    • 著者名/発表者名
      Fukui Serina、Sugiyama Eiji、Mizuno Hajime、Sakane Iwao、Asakawa Daiki、Saikusa Kazumi、Nishiya Yuki、Amano Yuri、Takahara Kentaro、Higo Daisuke、Toyo'oka Toshimasa、Todoroki Kenichiro
    • 雑誌名

      Journal of Separation Science

      巻: 44 号: 18 ページ: 3489-3496

    • DOI

      10.1002/jssc.202100350

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 1細胞質量分析による細胞内小器官局在分子解析2020

    • 著者名/発表者名
      Mizuno Hajime、Kato Yoshihiro、Sugiyama Eiji、Toyo’oka Toshimasa、Todoroki Kenichiro
    • 雑誌名

      質量分析

      巻: 68 号: 2 ページ: 38-43

    • DOI

      10.5702/massspec.S20-08

    • NAID

      130007831562

    • ISSN
      1340-8097, 1880-4225, 1884-3271
    • 年月日
      2020-04-01
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] In-Source Fragmentation of Phenethylamines by Electrospray Ionization Mass Spectrometry: Toward Highly Sensitive Quantitative Analysis of Monoamine Neurotransmitters2020

    • 著者名/発表者名
      Asakawa Daiki、Mizuno Hajime、Sugiyama Eiji、Todoroki Kenichiro
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 92 号: 17 ページ: 12033-12039

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.0c02667

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of a selective and sensitive analytical method to detect isomerized aspartic acid residues in crystallin using a combination of derivatization and liquid chromatography mass spectrometry2020

    • 著者名/発表者名
      Mizuno Hajime、Shindo Takuya、Ito Keisuke、Sakane Iwao、Miyazaki Yasuto、Toyo'oka Toshimasa、Todoroki Kenichiro
    • 雑誌名

      Journal of Chromatography A

      巻: 1623 ページ: 461134-461134

    • DOI

      10.1016/j.chroma.2020.461134

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Highly-sensitive analysis of vitamin D3 metabolites by liquid chromatography/electrochemistry/electrospray ionization-mass spectrometry2020

    • 著者名/発表者名
      Hajime Mizuno、Yuta Kobayashi、Jun Zhe Min、Toshimasa Toyo’oka、Kenichiro Todoroki
    • 雑誌名

      Medical Mass Spectrometry

      巻: 4 ページ: 58-64

    • NAID

      130007897947

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Live Single-cell質量分析法による動物細胞内代謝物局在解析2020

    • 著者名/発表者名
      水野 初、工藤 忍、杉山栄二、轟木堅一郎
    • 雑誌名

      植物の生長調節

      巻: 55 ページ: 92-99

    • NAID

      130008131328

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bioanalytical methods for therapeutic monoclonal antibodies and antibody?drug conjugates: A review of recent advances and future perspectives2020

    • 著者名/発表者名
      Todoroki Kenichiro、Mizuno Hajime、Sugiyama Eiji、Toyo’oka Toshimasa
    • 雑誌名

      Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis

      巻: 179 ページ: 112991-112991

    • DOI

      10.1016/j.jpba.2019.112991

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Introducing an Experimental Design Approach for Efficient Optimization of Chiral Derivatization Conditions for D- and L-Glyceric Acids2019

    • 著者名/発表者名
      TAKAYAMA Takahiro、MIZUNO Hajime、TOYO’OKA Toshimasa、TODOROKI Kenichiro
    • 雑誌名

      Analytical Sciences

      巻: 35 号: 9 ページ: 1053-1056

    • DOI

      10.2116/analsci.19N013

    • NAID

      130007705290

    • ISSN
      0910-6340, 1348-2246
    • 年月日
      2019-09-10
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Isotope Corrected Chiral and Achiral Nontargeted Metabolomics: An Approach for High Accuracy and Precision Metabolomics Based on Derivatization and Its Application to Cerebrospinal Fluid of Patients with Alzheimer's Disease.2019

    • 著者名/発表者名
      Takayama T, Mizuno H, Toyo'oka T, Akatsu H, Inoue K, Todoroki K.
    • 雑誌名

      Anal Chem

      巻: 19(3) 号: 7 ページ: 4396-4404

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.8b04852

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An accurate differential analysis of carboxylic acids in beer using ultra high-performance liquid chromatography?quadrupole time-of-flight mass spectrometry based on chiral derivatization combining three isotopic reagents2019

    • 著者名/発表者名
      Fukui Serina、Takayama Takahiro、Toyo’oka Toshimasa、Mizuno Hajime、Todoroki Kenichiro
    • 雑誌名

      Talanta

      巻: 205 ページ: 120146-120146

    • DOI

      10.1016/j.talanta.2019.120146

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 1細胞質量分析による細胞内リン脂質分析法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      竹内大揮、阪田晟、加藤良浩、水野初、工藤忍、坂根巌、杉山栄二、 轟木堅一郎
    • 学会等名
      日本薬学会第142年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 1細胞質量分析のためのがん細胞特異的代謝物の探索2021

    • 著者名/発表者名
      阪田晟、水野初、杉山栄二、轟木堅一郎
    • 学会等名
      第69回質量分析総合討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 1細胞質量分析による細胞内リン脂質分析法の開発2021

    • 著者名/発表者名
      竹内大揮、阪田晟、加藤良浩、水野初、工藤忍、杉山栄二、轟木堅一郎
    • 学会等名
      第33回バイオメディカル分析化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 誘導体化による一細胞内代謝物の高感度質量分析法の開発2021

    • 著者名/発表者名
      西島公佳、竹内大輝、加藤良浩、水野初、工藤忍、杉山栄二、轟木堅一郎
    • 学会等名
      日本分析化学会第70年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ミトコンドリア代謝物高感度検出法の開発2021

    • 著者名/発表者名
      藤田真依、山口侑季乃、水野 初、杉山栄二、轟木堅一郎
    • 学会等名
      第52回 中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Live Single-cell質量分析法による細胞内オルガネラ局在分子分析法の開発2021

    • 著者名/発表者名
      水野 初、 加藤良浩、杉山栄二、轟木堅一郎、工藤 忍
    • 学会等名
      第6回デザイン生命工学研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of mitochondria metabolomics using a novel mitochondria-localized photpaffinity probe2020

    • 著者名/発表者名
      Hajime Mizuno, Natsumi Tanaka, Takamitsu Sasaki, Iwao Sakane, Eiji Sugiyama, Toshimasa Toyo’oka, Koichi Yoshinari, Shinobu Kudoh, Kenichiro Todoroki
    • 学会等名
      68th ASMS Conference on Mass Spectrometry
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] トコンドリア局在型光反応プローブによる細胞内ミトコンドリア代謝物分析法の開発2020

    • 著者名/発表者名
      水野 初、田中奈津美、佐々木崇光、南 哲平、杉山栄二、豊岡利正、吉成浩一、轟木堅一郎
    • 学会等名
      第68回質量分析総合討論会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ESIイオン源におけるフェネチルアミンのフラグメンテーション2020

    • 著者名/発表者名
      浅川大樹、水野 初、轟木堅一郎
    • 学会等名
      第68回質量分析総合討論会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 放射線被ばくによる血漿中代謝物変動解析と循環器疾患関連分子探索2020

    • 著者名/発表者名
      鎌田淳史、山本健太、水野 初、津山尚宏、村上秀子、長町安希子、稲葉俊哉、杉山栄二、豊岡利正、高橋規郎、轟木堅一郎
    • 学会等名
      第31回クロマトグラフィー科学会議
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 変性タンパク質中におけるAsp残基異性化部位選択的分析法の開発2020

    • 著者名/発表者名
      古林 周、進藤卓也、水野 初、伊藤圭祐、坂根 巌、杉山栄二、豊岡利正、轟木堅一郎
    • 学会等名
      新アミノ酸分析研究会第10回学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of a live single-cell metabolomics using direct nanoESI-MS2020

    • 著者名/発表者名
      加藤良浩、水野 初、工藤 忍、杉山栄二、轟木堅一郎
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of a selective analytical method to detect isomerized aspartic acid residues in a denatured protein using a combination of derivatization and LC-MS/MS2020

    • 著者名/発表者名
      古林 周、進藤卓也、水野 初、伊藤圭祐、杉山栄二、豊岡利正、轟木堅一郎
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ミトコンドリア局在型光反応プローブによる細胞内ミトコンドリア代謝物分析法の開発2020

    • 著者名/発表者名
      水野 初、田中奈津美、佐々木 崇光、南 哲平、杉山 栄二、豊岡 利正、吉成 浩一、轟木 堅一郎
    • 学会等名
      日本薬学会第140年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ダイレクトnanoESI-質量分析における網羅的イオン化補正法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      加藤良浩、田中奈津美、水野 初、工藤 忍、豊岡利正、轟木堅一郎
    • 学会等名
      第67回質量分析総合討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 1細胞質量分析法のための高精度質量分析法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      水野 初、加藤良浩、工藤 忍、杉山栄二、豊岡利正、轟木堅一郎
    • 学会等名
      第65回日本薬学会東海支部大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 誘導体化によるアスパラギン酸異性化ペプチド選択的分析法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      古林周、進藤卓也、水野 初、杉山栄二、豊岡利正、轟木堅一郎
    • 学会等名
      第65回日本薬学会東海支部大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ミトコンドリア代謝物網羅的分析法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      藤田真依、田中奈津美、水野 初、杉山栄二、豊岡利正、轟木堅一郎
    • 学会等名
      第65回日本薬学会東海支部大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 1細胞分析のための質量分析法開発~これまでの歩みと今後の展開2019

    • 著者名/発表者名
      水野 初、坂根 巌
    • 学会等名
      Thermo Fisher Scientific質量分析フォーラム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 1細胞オルガネラメタボロミクス実現に向けた試料採取・解析技術の開発2019

    • 著者名/発表者名
      水野 初、津山尚宏、轟木堅一郎、工藤 忍
    • 学会等名
      日本プロテオーム学会2019年大会 第70回日本電気泳動学会総会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 誘導体化と質量分析による高感度異性体分離分析法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      水野 初、杉山栄二、豊岡利正、轟木堅一郎
    • 学会等名
      第44回日本医用マススペクトル学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 1細胞オルガネラメタボロミクス実現に向けた試料採取・解析技術の開発2019

    • 著者名/発表者名
      水野 初
    • 学会等名
      第11回LC/MSワークショップ
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Live Single-cell Mass Spectrometry technique which allows direct analysis of xenobiotics and endogenous compounds in a living cell2019

    • 著者名/発表者名
      Hajime Mizuno, Kenichiro Todoroki, Iwao Sakane, Naohiro Tsuyama, Shinobu Kudoh
    • 学会等名
      12th EBF Open Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 細胞内ミトコンドリア代謝物分析のための新規光反応プローブの開発2019

    • 著者名/発表者名
      田中奈津美、水野 初、佐々木崇光、南哲平、杉山栄二、豊岡利正、吉成浩一、轟木 堅一郎
    • 学会等名
      新アミノ酸分析研究会第9回学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] 静岡県立大学薬学部生体機能分子分析学分野

    • URL

      https://w3pharm.u-shizuoka-ken.ac.jp/analchem/

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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