生命金属動態解析に資するスペシエーションの高度化と応用

2021 年度 実績報告書

• 研究領域: 「生命金属科学」分野の創成による生体内金属動態の統合的研究
• 研究課題/領域番号: 19H05772
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 小椋 康光 千葉大学, 大学院薬学研究院, 教授 (40292677)
• 研究期間 (年度): 2019-06-28 – 2024-03-31
• キーワード: ICP-MS / スペシエーション / レーザーアブレーション / 単一細胞元素分析

研究実績の概要

誘導結合プラズマ質量分析計（ICP-MS）は、一般に元素分析のための質量分析計として主に半導体や環境分野の分析に利用されている機器であるが、近年、生命科学分野への応用展開研究が模索されている。生命科学分野でICP-MSを活用するには、単なる元素の定量分析計として利用するだけでなく、いくつかの応用分析法を導入することによって、得られる情報が飛躍的に増大する。本研究では、①生体内・細胞内での金属・元素の存在状態を明らかにするスペシエーション（化学形態別分析）、②組織内金属分布のイメージングを可能とするレーザーアブレーション法、③一細胞中の全元素を網羅的に測定するシングルパーティクル法を生命金属に特化し、高度化させて、従来法では得ることの難しかった生命金属情報を得ることを目的としている。さらに、高度化させた測定技術を領域内でも共有することにより、本領域の目指す「生命の金属元素戦略」に貢献することも目指す。
本年度は、上述の①～③について、以下のような成果を得た。
①レーザーアブレーション法についてレザーマイクロダイセクション法と同様の使用法を着想し、スペシエーションと組み合わせるための具体的な分析条件の構築を行った。特にスペシエーションに用いるHPLCの微少化を検討した。②レーザーアブレーション法による定量法を用いて、実際の臓器試料中の金属含量をバルク分析と比較することにより、その有用性を示した。③マイクロドロップレットジェネレーターを用いた、新たな細胞導入法を開発し、評価を行った。
領域内連携では、各種の生体試料や細胞試料について元素濃度の測定に関する共同研究を行った。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

一部の補助金の繰り越したものの、予定していた通りの研究計画は概ね達成できた。

今後の研究の推進方策

当初の計画に従い、次年度以降も研究を推進していく。

研究成果

• [国際共同研究] 浙江大学(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: 浙江大学
• [国際共同研究] オビエド大学(スペイン)
  • 国名: スペイン
  • 外国機関名: オビエド大学
• [雑誌論文] Formation Mechanism and Toxicological Significance of Biogenic Mercury Selenide Nanoparticles in Human Hepatoma HepG2 Cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Yu-ki、Usuzawa Hana、Yoshida Miyu、Kumagai Kazuhiro、Kobayashi Keita、Matsuyama Satoshi、Inoue Takato、Matsunaga Akihiro、Shimura Mari、Ruiz Encinar Jorge、Costa-Fern?ndez Jos? M.、Fukumoto Yasunori、Suzuki Noriyuki、Ogra Yasumitsu
  • 雑誌名: Chemical Research in Toxicology 巻: 34 ページ: 2471～2484
  • DOI: 10.1021/acs.chemrestox.1c00231
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distributions of mercury and selenium in rats ingesting mercury selenide nanoparticles (2021)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Kazuaki、Ruiz Encinar Jorge、Costa-Fern?ndez Jos? M.、Ogra Yasumitsu
  • 雑誌名: Ecotoxicology and Environmental Safety 巻: 226 ページ: 112867～112867
  • DOI: 10.1016/j.ecoenv.2021.112867
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparison of quantification of selenocyanate and thiocyanate in cultured mammalian cells between HPLC-fluorescence detector and HPLC-inductively coupled plasma mass spectrometer (2021)
  • 著者名/発表者名: Hongprasit Aphinan、Okamoto Yusuke、Toida Toshihiko、Ogra Yasumitsu
  • 雑誌名: Journal of Chromatography B 巻: 1181 ページ: 122924～122924
  • DOI: 10.1016/j.jchromb.2021.122924
  • 査読あり
• [雑誌論文] Copper and zinc concentrations in the breast milk of mothers undergoing treatment for Wilson’s disease: a prospective study (2021)
  • 著者名/発表者名: Kodama Hiroko、Anan Yasumi、Izumi Yoichi、Sato Yasuhiro、Ogra Yasumitsu
  • 雑誌名: BMJ Paediatrics Open 巻: 5 ページ: e000948～e000948
  • DOI: 10.1136/bmjpo-2020-000948
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Evaluation of Dexamethasone-Induced Osteoporosis In Vivo Using Zebrafish Scales (2021)
  • 著者名/発表者名: Chaichit Siripat、Sato Takuto、Yu Huiqing、Tanaka Yu-ki、Ogra Yasumitsu、Mizoguchi Takamasa、Itoh Motoyuki
  • 雑誌名: Pharmaceuticals 巻: 14 ページ: 536～536
  • DOI: 10.3390/ph14060536
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Nuclear translocation promotes proteasomal degradation of human Rad17 protein through the N-terminal destruction boxes (2021)
  • 著者名/発表者名: Fukumoto Yasunori、Ikeuchi Masayoshi、Qu Liang、Hoshino Tyuji、Yamaguchi Naoto、Nakayama Yuji、Ogra Yasumitsu
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 297 ページ: 100831～100831
  • DOI: 10.1016/j.jbc.2021.100831
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of human serum albumin on post-mortem changes of malathion (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamagishi Yoshikazu、Iwase Hirotaro、Ogra Yasumitsu
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41598-021-91145-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hyperthermia Selectively Destabilizes Oncogenic Fusion Proteins (2021)
  • 著者名/発表者名: Maimaitiyiming Yasen他（39名中4番目）
  • 雑誌名: Blood Cancer Discovery 巻: 2 ページ: 388～401
  • DOI: 10.1158/2643-3230.BCD-20-0188
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Determination of spatial mercury concentration by laser ablation-inductively coupled plasma mass spectrometry (2021)
  • 著者名/発表者名: Iwase Makiko、Tanaka Yu-ki、Suzuki Noriyuki、Ogra Yasumitsu
  • 雑誌名: The Journal of Toxicological Sciences 巻: 46 ページ: 193～198
  • DOI: 10.2131/jts.46.193
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Post-Mortem Changes of Methomyl in Blood with Hemoglobin (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamagishi Yoshikazu、Iwase Hirotaro、Ogra Yasumitsu
  • 雑誌名: Chemical Research in Toxicology 巻: 34 ページ: 161～168
  • DOI: 10.1021/acs.chemrestox.0c00472
  • 査読あり
• [学会発表] インジウム・スズ酸化物ナノ粒子の経気道曝露による腎臓への影響（２） (2021)
  • 著者名/発表者名: 田中昭代，松村 渚，田中佑樹，小椋康光，古閑一憲，白谷正治，長野嘉介
  • 学会等名: 第94回日本産業衛生学会
• [学会発表] 単一細胞ICP質量分析法の大腸菌組換えタンパク質定量への応用 (2021)
  • 著者名/発表者名: 田中佑樹， 島崎隼輔， 福本泰典，小椋康光
  • 学会等名: 第69回 質量分析総合討論会
• [学会発表] セレンの重原子効果に基づくAβ光酸素化触媒の開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 関根亜由美，鈴木紀行，小椋康光
  • 学会等名: 日本ケミカルバイオロジー学会 第15年会
• [学会発表] ICP質量分析法による同位体分析を基盤としたメタロミクス研究の発展 (2021)
  • 著者名/発表者名: 田中佑樹
  • 学会等名: プラズマ分光分析研究会 第112回講演会
  • 招待講演
• [学会発表] セレンの消化管吸収における腸内細菌叢の役割 (2021)
  • 著者名/発表者名: 小椋康光
  • 学会等名: 第21回日本加齢医学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] マラチオンの死後変化に対するヒト血清アルブミンの影響 (2021)
  • 著者名/発表者名: 山岸由和, 岩瀬博太郎, 小椋康光
  • 学会等名: 日本法中毒学会第40年会
• [学会発表] 臓器中金属のLCM/LC-ICP-MSによる居所スペシエーション法の開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 岩瀬真喜子，福本泰典，田中佑樹，鈴木紀行，小椋康光
  • 学会等名: プラズマ分光分析研究会 筑波セミナー2021
• [学会発表] メタロミクスの基礎と生命金属科学への招待 (2021)
  • 著者名/発表者名: 小椋康光
  • 学会等名: プラズマ分光分析研究会 筑波セミナー2021
  • 招待講演
• [学会発表] 元素イメージングと局所スペシエーションを組み合わせた生体金属のハイブリッド分析法の開発と環境毒性学的応用 (2021)
  • 著者名/発表者名: 岩瀬真喜子，福本泰典，田中佑樹，鈴木紀行，小椋康光
  • 学会等名: 第48回日本毒性学会学術年会
• [学会発表] メタロミクス解析と生体機能 (2021)
  • 著者名/発表者名: 小椋康光
  • 学会等名: 2021年度認定臨床栄養医研修会
  • 招待講演
• [学会発表] 還元型セレン糖の同定とセレン代謝における機能の解明 (2021)
  • 著者名/発表者名: 渋川侑果，福本泰典，京野凛， 丸山祐可，田中佑樹，鈴木紀行，小椋 康光
  • 学会等名: フォーラム2021 衛生薬学・環境トキシコロジー
• [学会発表] 尿中セレン糖前駆体の体内分布とその生理作用 (2021)
  • 著者名/発表者名: 丸山祐可，鈴木紀行，小椋康光
  • 学会等名: フォーラム2021 衛生薬学・環境トキシコロジー
• [学会発表] インドールエチルアミンN- メチルトランスフェラーゼと相同タンパク質の セレンに対するメチル化活性の検討 (2021)
  • 著者名/発表者名: 京野凜，福本泰典，渋川侑果， 田中佑樹，鈴木紀行，小椋康光
  • 学会等名: フォーラム2021 衛生薬学・環境トキシコロジー
• [学会発表] 生体中脂溶性セレンの化学形態分析を指向したLC-ICP-MSの応用法の検討 (2021)
  • 著者名/発表者名: 髙橋一聡，小椋康光
  • 学会等名: フォーラム2021 衛生薬学・環境トキシコロジー
• [学会発表] 哺乳類細胞における HgSe ナノ粒子形成機構とその毒性学的意義の解明 (2021)
  • 著者名/発表者名: 田中佑樹，臼澤華，吉田美結，熊谷和博，小林慶太，松山智至，井上陽登，松永章弘，志村まり，Jorge Ruiz Encinar，Jos? M.Costa-Fern?ndez，福本泰典，鈴木紀行，小椋康光
  • 学会等名: フォーラム2021 衛生薬学・環境トキシコロジー
• [学会発表] Elucidation of formation mechanism and toxicological significance of biogenic mercury selenide nanoparticles in human hepatoma cell, HepG2 (2021)
  • 著者名/発表者名: Yu-ki Tanaka, Hana Usuzawa, Miyu Yoshida, Kazuhiro Kumagai, Keita Kobayashi, Satoshi Matsuyama, Takato Inoue, Akihiro Matsunaga, Mari Shimura, Jorge Ruiz Encinar, Jos? M. Costa-Fern?ndez, Yasunori Fukumoto, Noriyuki Suzuki and Yasumitsu Ogra
  • 学会等名: Forum 2021 Pharmaceutical Health Sciences・Environmental Toxicology、日韓次世代ポスターセッション
  • 国際学会
• [学会発表] インジウム・スズ酸化物ナノ粒子の経気道曝露による生体影響 (2021)
  • 著者名/発表者名: 田中昭代，松村渚，田中佑樹，小椋康光，古閑一憲，白谷正治，長野嘉介
  • 学会等名: 第62回大気環境学会
• [学会発表] ホウ酸トランスポーターBOR1はタペート細胞から葯室へホウ素を輸送する (2021)
  • 著者名/発表者名: 高野順平，室啓太，松本真季，田中佑樹，小椋康光，山﨑有紗，吉成晃
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
• [学会発表] マイクロドロップレットジェネレーターを用いた単一細胞・粒子の元素分析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 飯田里砂子，田中佑樹，小椋康光
  • 学会等名: 日本分析化学会第70年会
• [学会発表] 単一細胞ICP質量分析法(SC-ICP-MS)による大腸菌組換えタンパク質の定量分析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 島崎隼輔，田中佑樹，福本泰典，小椋康光
  • 学会等名: 日本分析化学会第70年会
• [学会発表] Effects of Hemoglobin on Post-Mortem Changes of Methomyl (2021)
  • 著者名/発表者名: 山岸由和, 岩瀬博太郎, 小椋康光
  • 学会等名: 第105次日本法医学会学術全国集会
• [学会発表] 死後におけるメチダチオンとヒト血清アルブミンの相互作用 (2021)
  • 著者名/発表者名: 山岸由和, 岩瀬博太郎, 小椋康光
  • 学会等名: 法医学会第90回学術関東地方集会
• [学会発表] セレンの特性を利用した生体機能性分子の創成 (2021)
  • 著者名/発表者名: 鈴木紀行
  • 学会等名: 第32回日本微量元素学会学術集会
• [学会発表] 生体内におけるセレン化合物による水銀毒性の修飾とその作用機序 (2021)
  • 著者名/発表者名: 坂倉壮真, 栗原菜摘, 田中佑樹, 福本泰典, 鈴木紀行, 小椋康光
  • 学会等名: 第32回日本微量元素学会学術集会
• [学会発表] 腸内細菌によるメチルセレノシステインの代謝 (2021)
  • 著者名/発表者名: 堀合咲慧, 髙橋一聡, 小椋康光
  • 学会等名: 第32回日本微量元素学会学術集会
• [学会発表] 一細胞元素分析のためのマイクロドロップレットジェネレーター ICP-MS の開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 飯田里砂子, 田中佑樹, 小椋康光
  • 学会等名: メタルバイオサインエンス研究会 2021
• [学会発表] セレン代謝における還元型セレン糖の機能の解明 (2021)
  • 著者名/発表者名: 渋川侑果，福本泰典，京野凛， 丸山祐可，田中佑樹，鈴木紀行，小椋 康光
  • 学会等名: メタルバイオサインエンス研究会 2021
• [学会発表] セレンの重原子効果を利用したAβ光酸素化触媒の開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 関根亜由美，鈴木紀行，田中佑樹, 小椋康光
  • 学会等名: メタルバイオサインエンス研究会 2021
• [学会発表] DNA損傷応答因子 Rad17 タンパク質のメチル水銀による分解誘導機構の解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 王冬月，福本泰典，田中佑樹，鈴木紀行，小椋康光
  • 学会等名: メタルバイオサインエンス研究会 2021
• [学会発表] 核内移行と canonical/non-canonical D-box による Rad17 タンパク質のプロテアソーム依存的 分解の制御 (2021)
  • 著者名/発表者名: 福本泰典 , 池内正剛 , 瞿良, 星野忠次 , 中山祐治 , 小椋康光
  • 学会等名: 第 44 回 日本分子生物学会年会
• [学会発表] Reactive Cyanogen Species as a detoxificant for selenium toxicity (2021)
  • 著者名/発表者名: 小椋康光
  • 学会等名: 第 44 回 日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] Evaluation of HPLC-Fluoresoence detector and HPLC-inductively coupled plasma mass spectrometer in quantification of selenocyanate and thiocyanate incultured mammalian cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Hongprasit Aphinan, Yusuke Okamoto,Toshihiko Toida, and Yasumitsu Ogra
  • 学会等名: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021
  • 国際学会
• [図書] 生命金属ダイナミクス ～生体内における金属の挙動と制御～ (2021)
  • 著者名/発表者名: 小椋康光（分担執筆）
  • 総ページ数: 511
  • 出版者: S&T出版
  • ISBN: 978-4-86043-706-0
• [備考] 千葉大学大学院薬学研究院予防薬学研究室website
  • URL: https://www.p.chiba-u.jp/lab/yobou/index.html
• [備考] 千葉大学大学院薬学研究院法中毒学研究室Facebook
  • URL: https://www.p.chiba-u.jp/lab/houchu/index.html
• [産業財産権] セレノネインを含む、ＣＯＶＩＤ１９治療又は予防薬 (2021)
  • 発明者名: 鈴木紀行、小椋康光、福本泰典、市川惠一
  • 権利者名: 国立大学法人千葉大学、キッコーマン株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2021-165803