Challenge for the single-cell amino acid metabolomics by developing the highly sensitive mass spectrometric method

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K20718
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0801:Pharmaceutical sciences and related fields
• Research Institution: University of Shizuoka
• Principal Investigator: Furusho Aogu 静岡県立大学, 薬学部, 助教 (20964943)
• Project Period (FY): 2022-08-31 – 2024-03-31
• Keywords: 一細胞分析 / アミノ酸 / メタボロミクス / 誘導体化 / 質量分析

Outline of Final Research Achievements

A sensitive analytical method for the determination of amino acids in a single cancer cell was developed by the combination of derivatization and nano electrospray ionization-mass spectrometry. I found the reagents suitable for the highly efficient derivatization of amino acids in a cell-captured small grass capillary and the sensitive detection in a mass spectrometry, and amino acids in a single cell was successfully detected. The amino acid profile in the cell obtained by the single-cell analysis resembled that obtained by the measurement of an extract from large number of cells. The large differences in amounts of several amino acids were observed between the cells cultured in the same conditions. These results suggested that the developed method enables the amino acid analysis reflected the individual cell condition.

Free Research Field

分析化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

がん細胞は、同一の腫瘍組織内でも個々に異なる遺伝子発現や代謝状態を有することが知られている。生命活動の最終産物である代謝物を細胞の個性を考慮しつつ解析することは、病態の詳細な理解や悪性化メカニズムの解明、治療薬の効能評価等に有用である。しかし、単一細胞レベルでの代謝物解析は、感度や選択性の点で技術的課題が存在した。本研究の遂行により、単一細胞内のアミノ酸を高感度に検出して細胞間での差異を捕捉することが可能となった。現在、開発した手法を他の代謝物の分析に展開中であり、将来的に網羅的な代謝物解析を実現することで、がん研究や創薬の推進に貢献することが期待される。