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ナノLC/MSを用いた高感度・高深度単一細胞メタボローム分析法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K14472
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分27040:バイオ機能応用およびバイオプロセス工学関連
研究機関九州大学

研究代表者

中谷 航太  九州大学, 生体防御医学研究所, 助教 (70880748)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワードシングルセルメタボロミクス / メタボロミクス / ナノ液体クロマトグラフィー質量分析 / HILIC / 陰イオン交換クロマトグラフィー / uHILIC/AEX / Nano-uHILIC/AEX/MS
研究開始時の研究の概要

単一細胞レベルでの代謝不均一性にはどのような意味があるのだろうか。この「問い」に答えるためには、単一細胞レベルでの定量的なメタボローム測定方法が必要である。本研究では、次の3項目を実施し、高感度・高深度単一細胞メタボローム分析法の開発に取り組む。本研究が達成されれば、従来の平均的観測では知りえなかった、真の細胞機能や個々の細胞が織りなす生命の代謝システムの本質を読み解くことに繋がる。
①幅広いメタボロームの分離のための液体クロマトグラフィー手法の開発
②液体クロマトグラフィー質量分析システムの高感度化
③細胞周期の異なるHeLa細胞の単一細胞メタボローム解析への応用

研究実績の概要

これまでの代謝研究では100万細胞以上を対象とした大量細胞での平均的観測が為されており、単一細胞から100細胞以下の微量細胞試料の測定は困難であった。本研究の目的は、単一細胞から100 細胞以下の微量細胞試料からのメタボローム解析方法を開発することである。上記の目的達成のために3つの課題を設定した。1つ目が幅広いメタボロームの分離 のための液体クロマトグラフィー手法の開発、2つ目が液体クロマトグラフィー質量分析 (LC/MS) システムの高感度化、3つ目が開発した手法の超微量細胞試料 への応用である。本年度は、1つ目の課題に関して、開発した基材と分析法の安定性試験を実施した。2つ目の課題に関して、イオン化法の改良による高感度化の可能性を検討した。3つ目の課題に関して、超微量細胞試料への応用に取り組み、希少かつ特徴的な免疫細胞集団における代謝解析を実施した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

コロナ禍及び半導体危機によってスケジュールに遅れが生じたため。

今後の研究の推進方策

本研究で開発した液体クロマトグラフィー質量分析法に関する論文執筆を行う。また、1~数10細胞メタボローム解析技術を用いて細胞周期の違いによる代謝不均一性の解明に取り組む。

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Predicting retention time in unified-hydrophilic-interaction/anion-exchange liquid chromatography high-resolution tandem mass spectrometry (unified-HILIC/AEX/HRMS/MS) for comprehensive structural annotation of polar metabolome.2024

    • 著者名/発表者名
      Torigoe T, Takahashi M*, Heravizadeh O, Ikeda K, Nakatani K, Bamba T, Izumi Y*.
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 96(3) 号: 3 ページ: 1275-1283

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.3c04618

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Wide-scope targeted analysis of bioactive lipids in human plasma by LC/MS/MS.2024

    • 著者名/発表者名
      Nakatani K, Izumi Y*, Umakoshi H, Yokomoto-Umakoshi M, Nakaji T, Kaneko H, Nakao H, Ogawa Y, Ikeda K, Bamba T*.
    • 雑誌名

      Journal of Lipid Research

      巻: 65(1) 号: 1 ページ: 100492-100492

    • DOI

      10.1016/j.jlr.2023.100492

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Improved endurance capacity of diabetic mice during SGLT2 inhibition: Potential role of AICARP, an endogenous AMPK activator in the soleus muscle.2023

    • 著者名/発表者名
      Nakamura S, Miyachi Y*, Shinjo A, Yokomizo H, Takahashi M, Nakatani K, Izumi Y, Otsuka H, Sato N, Sakamoto R, Miyazawa T, Bamba T, Ogawa Y*.
    • 雑誌名

      Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle

      巻: 14 号: 6 ページ: 2866-2881

    • DOI

      10.1002/jcsm.13350

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Adrenal steroid metabolites and bone status in patients with adrenal incidentalomas and hypercortisolism.2023

    • 著者名/発表者名
      Nakao H, Yokomoto-Umakoshi M*, Nakatani K, Umakoshi H, Ogata M, Fukumoto T, Kaneko H, Iwahashi N, Fujita M, Ogasawara T, Matsuda Y, Sakamoto R, Izumi Y, Bamba T, Ogawa Y*.
    • 雑誌名

      eBioMedicine

      巻: 95 ページ: 104733-104733

    • DOI

      10.1016/j.ebiom.2023.104733

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Understanding the mechanism of CO2-assisted electrospray ionization for parameter optimization in supercritical fluid chromatography mass spectrometry.2023

    • 著者名/発表者名
      Fujitoa Y, Izumi Y, Nakatani K, Takahashi M, Hayakawa Y, Takayama M, Bamba T*.
    • 雑誌名

      Analytica Chimica Acta

      巻: 1246 ページ: 340863-340863

    • DOI

      10.1016/j.aca.2023.340863

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Attempts to Detect Lipid Metabolites from a Single Cell Using Proton-Transfer-Reaction Mass Spectrometry Coupled with Micro-Scale Supercritical Fluid Extraction: A Preliminary Study2022

    • 著者名/発表者名
      Hondo Toshinobu、Ota Chihiro、Nakatani Kohta、Miyake Yumi、Furutani Hiroshi、Bamba Takeshi、Toyoda Michisato
    • 雑誌名

      Mass Spectrometry

      巻: 11 号: 1 ページ: A0112-A0112

    • DOI

      10.5702/massspectrometry.A0112

    • ISSN
      2186-5116, 2187-137X
    • 年月日
      2022-12-29
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] PDZD8-deficient mice accumulate cholesteryl esters in the brain as a result of impaired lipophagy.2022

    • 著者名/発表者名
      Morita K#, Wada M#, Nakatani K, Matsumoto Y, Hayashi N, Yamahata I, Mitsunari K, Mukae N, Takahashi M, Izumi Y, Bamba T, Shirane M*.
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 25(12) 号: 12 ページ: 105612-105612

    • DOI

      10.1016/j.isci.2022.105612

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Unified-hydrophilic-interaction/anion-exchange liquid chromatography mass spectrometry (unified-HILIC/AEX/MS): A single-run method for comprehensive and simultaneous analysis of polar metabolome.2022

    • 著者名/発表者名
      Nakatani K, Izumi Y*, Takahashi M, Bamba T*.
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 94(48) 号: 48 ページ: 16877-16866

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.2c03986

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] メタボロームを 広く (網羅的に),深く (高感度に) 測定するための技術開発2023

    • 著者名/発表者名
      中谷航太
    • 学会等名
      第16回質量分析夏の学校
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Unified-HILIC/AEX/MS/MSによる親水性メタボロームとリピドームの同時分析2023

    • 著者名/発表者名
      ○中谷航太・池田和輝・高橋政友・馬場健史・和泉自泰
    • 学会等名
      第71回質量分析総合討論会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Simultaneous analysis of polar metabolome and lipidome by unified-hydrophilic interaction/anion-exchange liquid chromatography tandem mass spectrometry (unified-HILIC/AEX/MS/MS)2023

    • 著者名/発表者名
      ○Kohta Nakatani, Kazuki Ikeda, Masatomo Takahashi, Takeshi Bamba, Yoshihiro Izumi
    • 学会等名
      71S T CONFERENCE ON MASS SPECTROMETRY AND ALLIED TOPICS
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Unified-HILIC/AEX/MS/MS:親水性メタボロームとリピドームの同時分析法2023

    • 著者名/発表者名
      ○中谷航太・池田和輝・高橋政友・馬場健史・和泉自泰
    • 学会等名
      第49回BMSコンファレンス
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Unified-HILIC/AEX/MS/MSによる極性メタボロームとリピドームの同時分析2023

    • 著者名/発表者名
      ○中谷航太・池田和輝・高橋政友・馬場健史・和泉自泰
    • 学会等名
      日本プロテオーム学会2023年大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Simultaneous polar metabolome and lipidome analysis by unified-HILIC/AEX/MS/MS2023

    • 著者名/発表者名
      ○Kohta Nakatani, Kazuki Ikeda, Masatomo Takahashi, Takeshi Bamba, Yoshihiro Izumi
    • 学会等名
      AOMSC-KSMS 2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Wide-scope targeted analysis of bioactive lipids by LC/MS/MS2023

    • 著者名/発表者名
      Kohta Nakatani, Yoshihiro Izumi, Hironobu Umakoshi, Maki Yokomoto-Umakoshi, Tomoko Nakaji, Hiroki Kaneko, Hiroshi Nakao, Yoshihiro Ogawa, Kazutaka Ikeda, Takeshi Bamba
    • 学会等名
      3rd International BMS Symposium 2023 in Kyoto
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] An analytical system for comprehensive quantitative profiling of bioactive lipids by solid phase extraction combined with LC/MS/MS2022

    • 著者名/発表者名
      〇Kohta Nakatani, Yoshihiro Izumi, Hironobu Umakoshi, Ayako Hidaka, Masatoshi Ogata, Yoshihiro Ogawa, Takeshi Bamba
    • 学会等名
      The 30th Hot Spring Harbor International Symposium
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] LC/MS/MSによる生理活性脂質の一斉定量分析法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      ○中谷航太,和泉自泰,馬越洋宜,日高彩子,緒方大聖,小川佳宏,馬場健史
    • 学会等名
      第70回質量分析総合討論会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] ワイドターゲットLC/MS/MSによる生理活性脂質の一斉定量分析法2022

    • 著者名/発表者名
      ○中谷航太,和泉自泰,馬越洋宜,緒方大聖,日高彩子,小川佳宏,馬場健史
    • 学会等名
      第16回メタボロームシンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 高感度nano-uHILIC/AEX/MS/MSによる少数細胞集団試料のメタボローム分析2021

    • 著者名/発表者名
      中谷航太
    • 学会等名
      第69回質量分析総合討論会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [図書] メタボロミクス実践ガイド2021

    • 著者名/発表者名
      馬場 健史、平山 明由、松田 史生、津川 裕司
    • 総ページ数
      334
    • 出版者
      羊土社
    • ISBN
      9784758122511
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] 世界⼀包括的な代謝物測定法の開発に成功

    • URL

      https://www.kyushu-u.ac.jp/ja/researches/view/849

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] 世界一包括的な代謝物測定法の開発に成功~ワンショットで親水性代謝物を高感度かつ網羅的に測定!

    • URL

      https://www.chem-station.com/blog/2022/12/lcms.html

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] 親水性メタボローム測定法①:unified-HILIC/AEX/MS

    • URL

      http://bamba-lab.com/?page_id=2983

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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