生体膜ナノ構造の可視化と脂質網羅分析のための統合ナノ分析システム

生体膜では特定の脂質とタンパク質が自己組織化することでナノドメインが形成され，重要な生体膜機能を制御することが示唆されているが，内在性脂質を直接的に解析する分析手法が存在しなかった。そこで本研究ではナノニードルを用い，走査型イオン伝導顕微鏡 (SICM) により非標識で生体膜ナノドメインを可視化・採取し，その後ナノニードル内部でクロマトグラフィーや電気泳動によって試料の精製・分離を行い，最終的にナノエレクトロスプレーイオン化質量分析 (nanoESI-MS) によって高感度・網羅的に脂質分析を行うシステムを開発する。ナノドメインの時空間情報と脂質分子組成などの化学情報の両方を取得することで，生体膜ナノドメインにおける生命現象を捉えられる統合ナノ分析システムを構築することを目標とする。まずHeLa細胞をモデル試料とし，新たにセットアップしたSICMでナノスケールイメージングを行ったところ，膜表面の微絨毛のナノ構造を捉えることに成功した。またナノニードルを用いて脂質のnanoESI-MS分析を試みたところ，nmol/Lオーダーの微量の脂質を良好な線形性で検出できることを確認した。続いて実際に細胞膜を採取して解析を試みたところ，安定的にシグナルを検出することが困難であった。これは膜の採取とともにPBSや細胞質などの夾雑物がニードルに採取され，イオンサプレッションが生じたことが原因であると考えられた。そこで，炭素鎖によって化学修飾したニードルを用いて脂質膜を吸引・吸着させ，有機溶媒を多く含む溶出液で溶出させることで分離・精製を行ったところ，複数の脂質を脱塩精製・分離してピークとして検出することに成功した。

生体膜では特定の脂質とタンパク質が自己組織化することでナノドメインが形成され，重要な生体膜機能を制御することが示唆されているが，内在性脂質を直接的に解析する分析手法が存在しなかった。そこで本研究ではナノニードルを用い，走査型イオン伝導顕微鏡 (SICM) により非標識で生体膜ナノドメインを可視化・採取し，その後ナノニードル内部でクロマトグラフィーや電気泳動によって試料の精製・分離を行い，最終的にナノエレクトロスプレーイオン化質量分析 (nanoESI-MS) によって高感度・網羅的に脂質分析を行うシステムを開発する。ナノドメインの時空間情報と脂質分子組成などの化学情報の両方を取得することで，生体膜ナノドメインにおける生命現象を捉えられる統合ナノ分析システムを構築することを目標とする。まずHeLa細胞をモデル試料とし，新たにセットアップしたSICMでナノスケールイメージングを行ったところ，膜表面の微絨毛のナノ構造を捉えることに成功した。またナノニードルを用いて脂質のnanoESI-MS分析を試みたところ，nmol/Lオーダーの微量の脂質を良好な線形性で検出できることを確認した。続いて実際に細胞膜を採取して解析を試みたところ，安定的にシグナルを検出することが困難であった。これは膜の採取とともにPBSや細胞質などの夾雑物がニードルに採取され，イオンサプレッションが生じたことが原因であると考えられた。そこで，炭素鎖によって化学修飾したニードルを用いて脂質膜を吸引・吸着させ，有機溶媒を多く含む溶出液で溶出させることで分離・精製を行ったところ，複数の脂質を脱塩精製・分離してピークとして検出することに成功した。