权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

Development of single-cell mass spectrometry imaging techniques to analyze drug-cell interactions

开发单细胞质谱成像技术来分析药物-细胞相互作用

基本信息

批准号：
21H01962
负责人：
間久直
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

医学や生物学などにおいて、従来の生体組織単位で平均化された解析では知ることができなかった現象を調べる手法として「単一細胞解析（single-cell analysis）」の重要性が示されている。レーザーイオン化を用いた質量分析イメージング (mass spectrometry imaging; MSI) は生体内の様々な分子の分布画像を非染色で同時に測定できる技術であり、創薬などへの応用が期待されているが、空間分解能が10～100 μmであることから細胞スケールでの観察は困難であった。研究代表者はこれまでにMSIにおけるレーザー光学系を改良し、大気圧下のがん細胞内における色素の分布画像を空間分解能1 μmで得ることに成功した。本研究課題の目的は、大気圧下でのレーザー照射により気化させた試料にエレクトロスプレーで電荷を付与することで検出感度を数桁向上させ、医薬品業界における新薬や新規投薬デバイス開発を高効率化することである。令和3年度は、レーザーで気化させた試料にエレクトロスプレーで電荷を付与することができるイオン化システムを設計・製作した。質量分析計には、これまでの研究で使用しており、タンデム質量分析（MS/MS）を行うこともできる、四重極-飛行時間型質量分析計（Q-Tof Ultima API, Micromass, UK）を使用した。その結果、薬剤として用いられているカフェイン、およびベラパミルのイオンを安定して検出することに成功した。令和4年度は、同システムを用いてカフェインのMSIを行い、光学顕微鏡画像と一致するカフェインの分布画像をピクセルサイズ40 μmで、かつマトリックスを用いず得ることに成功した。令和5年度は、同システムによる検出感度の更なる向上と、それに伴う空間分解能の向上を目指した改良を行い、細胞スケールでのMSIを試みる。

The importance of "single-cell analysis" in medicine and biology is demonstrated by the averaging of tissue units and the analysis of phenomena. Mass spectrometry imaging (MSI) is used to characterize the molecular distribution in living organisms without staining and simultaneous measurement. It is difficult to detect the molecular distribution in living organisms with spatial decomposition energy of 10~100 μm. The research representatives successfully improved the MSI optical system and obtained the spatial resolution of pigment distribution in cells under high pressure. The purpose of this study is to improve the sensitivity of the sample under high pressure and to develop new methods for improving the efficiency of the sample under high pressure. In the third year, the test material was designed and manufactured. Mass analysis systems are used in mass analysis (MS/MS), quadrupole time-of-flight mass analysis (Q-Tof Ultima API, Micromass, UK), and in research. The results of the survey are as follows: In 2010 and 2014, the same type of image was successfully displayed in MSI, optical microscope image, and distribution image of the same type of image. In order to improve the sensitivity of the system, the system should be improved and the MSI should be improved.