Development of ultra-sensitive high-throughput single cell elemental analysis system and creation of single cell metallomics

超灵敏高通量单细胞元素分析系统开发及单细胞金属组学创建

• 批准号: 22H04973
• 负责人: 沖野 晃俊
• 金额: $ 125.8万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-27 至 2027-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22H04973/
• 关键词: 一細胞分析; プラズマ分光分析; 元素分析; サイトメトリー; メタロミクス; 大気圧プラズマ

初年度はまず，飛行時間型質量分析装置の選定と購入を行ったが，その納品が3月になったため，既存の四重極型のICP質量分析装置をベースにして，2年度目以降のための基礎検討を実施した。まず，ドロップレット試料導入装置の分析精度の評価を行った。現在のところ，元素の濃度や絶対量が保証された細胞の標準試料が存在しないため，人工のマイクロ粒子を擬似的な細胞標準物質として用いる事を考え，粒子の選定と分析実験を行った。磁性ラテックス粒子を選定し，一粒子中の鉄の質量信号強度を測定して装置由来のばらつきの評価を行った結果，ドロプレットICP質量分析装置由来の相対標準偏差は約39％であると評価した。次に，単一細胞中の微量元素を高感度に分析する事を目的として，プラズマへの導入前にドロプレットの溶媒を除去する装置を開発した。従来の脱溶媒装置はヒーター加熱による高温を用いていたため，細胞が破裂して質量信号が分離し，信号のSN比が低下するという問題があった。そこで，ドロプレット試料中の細胞破裂を防ぎつつ高速に脱溶媒を行うため，赤外線を用いた脱溶媒装置の開発を行った。550 Wの赤外線ランプ出力では，150 Hzで射出されたドロプレットの脱溶媒を完了できることを蛍光顕微鏡で確認した。このとき，石英ガラス管内のキャリアガス温度は70℃程度であり，ガスを100℃以上に加熱することなくドロプレットの溶媒を気化除去できること示した。目的の細胞を含んだドロプレットだけをセルソータで選定してプラズマ中に導入する事で，開発した赤外線脱溶媒装置の最高速である540Hzでの単一細胞分析が可能になる事を示した。この他，計画に記載した，細胞の前処理法や，プラズマ強度の変調についても多数の実験と検討を実施し，単一細胞分析に向けた基礎を確立した。さらに，次年度に購入を計画しているセルソータ付きフローサイトメーターの選定を行った。

Early annual は ま ず, flight time line quality analysis device selected と の buy を っ た が, そ の na product が march に な っ た た め, existing の quad pole type の ICP quality analysis device を ベ ー ス に し て, 2 year onwards の た め の beg を based 検 be applied し た. Youdaoplaceholder0, ドロップレット sample introduction device <s:1> analysis accuracy <e:1> evaluation 価を line った. Now の と こ ろ, element concentration の や unique が guarantee amount of seaborne さ れ た cells の standard sample が exist し な い た め, artificial の マ イ ク ロ particle を quasi similar な cells standard material と し て in い る え を test, particle の と analysis be selected 験 を line っ た. Magnetic ラ テ ッ ク ス を し selected particles, the particles of の iron objects の quality determination of signal strength を し て device origin の ば ら つ き の review 価 を line っ た results, ド ロ プ レ ッ ト ICP analysis device origin の quality standard deviation seaborne は about 39% で あ る と review 価 し た. に, 単 cells の microelement を Gao Gan degrees に analysis す る matter を purpose と し て, プ ラ ズ マ へ の before import に ド ロ プ レ ッ ト の solvent を remove す る device を open 発 し た. 従 to の solvent off device は ヒ ー タ ー heating に よ る high-temperature を with い て い た た め, cell が burst し て が separation し quality signal, signal の SN ratio low が す る と い う problem が あ っ た. そ こ で, ド ロ プ レ ッ ト の cells in the sample break を anti ぎ つ つ high-speed に solvent を off line う た め, red outside を with い た solvent device の open 発 off line を っ た. 550 W の red outside ラ ン プ output で は, 150 Hz で injection さ れ た ド ロ プ レ ッ ト の solvent を finished off で き る こ と を 蛍 light 顕 micromirror で confirm し た. こ の と き, quartz ガ ラ ス tube の キ ャ リ ア ガ は ス temperature 70 ℃ degree で あ り, ガ ス を above 100 ℃ heating に す る こ と な く ド ロ プ レ ッ ト の solvent を 気 dispel to で き る こ と shown し た. Purpose を の cells contain ん だ ド ロ プ レ ッ ト だ け を セ ル ソ ー タ で selected し て プ ラ ズ マ に in import す る で, open 発 し た red outside to take off the solvent unit の most high-speed で あ る 540 hz で の が 単 a cell analysis may に な を る things in し た. こ の his plans, recorded に し た, cells before の 処 logos や, プ ラ ズ マ strength の - adjustable に つ い て も most の be 験 と を 検 please be し, 単 に cell analysis to け た based を し た. さ ら に, annual に buy を plan し て い る セ ル ソ ー タ pay き フ ロ ー サ イ ト メ ー タ ー の を selected rows っ た.

项目成果

メディカルサイエンスダイジェスト

医学文摘

• 发表时间: 2012
• 作者: 阿久津英憲;福田篤
• 通讯作者: 福田篤

Development of ICP-MS Sampling Equipment for Single Cell Element Analysis

用于单细胞元素分析的 ICP-MS 采样设备的开发

• 发表时间: 2022
• 作者: Motohide Aoki;Yanbei Zhu;TAKAO YASUI;AKITOSHI OKINO;Tomonari Umemura.
• 通讯作者: Tomonari Umemura.

メタルサイトメーターの開発計画

金属细胞仪发展规划

• 发表时间: 2022
• 作者: 福智魁;太田高志;清水祐哉;前本佑樹;青木元秀;梅村知也;平田岳史;千葉光一;沖野晃俊.
• 通讯作者: 沖野晃俊.

新しい大気圧プラズマ装置の開発と医療関連応用

新型常压等离子体装置开发及医疗应用

• 发表时间: 2023
• 作者: Daigo Terutsuki;Reiji Segawa;Shinya Kusama;Hiroya Abe;and Matsuhiko Nishizawa;沖野晃俊
• 通讯作者: 沖野晃俊

複数元素の高感度分析を連続的に実現するための，強度変調マイクロプラズマの生成実験

用于多元素连续高灵敏度分析的强度调制微等离子体产生实验

• 发表时间: 2022
• 作者: 清水祐哉;石川雄大;柳井優作;吉田大輝;太田高志;青木元秀;梅村知也;沖野晃俊
• 通讯作者: 沖野晃俊