SHIMADZU バイオメディカル & オミックス2021

アプリケーション

バイオメディカル関連のアプリケーション事例を紹介しています。
より詳細な情報は島津アプリケーションニュースに掲載しています。資料をご希望の方は、是非お問い合わせください。

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  • C186A
    四重極飛行時間型質量分析計LCMS-9030を用いた網羅的細胞培養プロファイリング

    <紹介>
     発酵による有用物質の生産や抗体医薬品の製造において、培養工程の最適化や管理のために、培地の pH、溶存ガス、炭素源(グルコース)、窒素源(グルタミン)等のモニターが実施されています。細胞培養中の培地成分はグルコースやグルタミン以外にもビタミンや核酸関連化合物、さらには細胞から分泌される代謝物など様々な化合物から構成されます。そのため、培地に含まれる化合物の網羅的分析は、バイオプロセスを考察する上で有用な情報を与えることが期待されます。

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  • C146-2249
    代謝物精密質量データベースによるメタボロミクスのトータルソリューション

    <紹介>
     メタボロミクスとは、生体機能を維持することで生じるアミノ酸や有機酸などの低分子の代謝物を網羅的に解析し、複数の試料群における差異を明らかにする学術分野であり、ゲノミクスやプロテオミクスなどの他のオミクスと比較して分析対象となる代謝物数が少ないことから、網羅的分析を行いやすいとされています。疾患などの表現型に対して、よりダイナミックに代謝物が作用していることから、元々は臨床試料を用いた診断マーカー探索やモデル動物を用いた病因解析など、医療分野における成果を期待されて発展してきた技術ですが、同様の解析手法が食品分野や工業分野などでのメーカー間の製品比較や原材料の産地比較などにも応用されるようになり、ますます注目が集まっています。

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  • 01-00192-JP
    LC/MS/MSメソッドパッケージ 一次代謝物Ver.3によるラット脳中の一次代謝物の分析

    <紹介>
     メタボロミクスとは、生体内に存在する低分子代謝物を網羅的に解析する技術です。近年、医学研究分野においてメタボロミクスを活用することが多くなっており、組織や血液などを分析対象試料としたバイオマーカー探索の有効な手段として期待されています。
     筆者らはトリプル四重極型質量分析計のMRMをベースとした一斉分析法「LC/MS/MSメソッドパッケージ 一次代謝物 Ver.3」を開発しました。本メソッドパッケージには、イオン対メソッドと非イオン対メソッドの2種類が収載されています。従来のVer.2よりも分析対象成分を大幅に拡張し、延べ198成分の代謝物分析が可能です。

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  • 01-00147-JP
    マウス脳内微小器官中のエポキシエイコサノイド定量分析法の開発

    <紹介>
     アラキドン酸から生じる生理活性脂質には、プロスタグランジン類やロイコトリエン類の他に、エポキシエイコサノイド(Epoxyeicosatrienoic acid、EET類)と呼ばれる一群があります。EET類はアラキドン酸からCytochrome-P450(CYP)により生成します。5(6)-EETについては血管弛緩などの生理機能を有する脂質メディエーターとして報告されています。
     著者らが開発したLC/MS/MSメソッドパッケージ脂質メディエーター ver.3では、EET類を含めた脂肪酸代謝物196成分の網羅的分析が可能です。この網羅的分析法では20分間のリニアグラジエントで分析しますが、EET類は他の脂肪酸代謝物に比べて疎水性が高く、18分以降に溶出します。

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  • C237
    トリプル四重極型LC/MS/MSによる血液中の主要脂質プロファイリング法の開発

    <紹介>
     リン脂質(PL)、トリアシルグリセロール(TG)、コレステロールエステル(CE)は、血液中の主要脂質です。これらの主要脂質の微細構造は、各種疾患との関連や病態生理学の研究において注目されています。
     筆者らは既にLCMS-8060を用いた多重反応モニタリング(MRM)に基づくリン脂質プロファイリング法を開発し、報告しました(アプリケーションニュース No. C137)。本稿では、リン脂質だけではなくCE、TG、遊離脂肪酸、コレステロールを含む血液中の主要脂質にターゲットを拡げたプロファイリング法を開発しましたので紹介します。

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  • 01-00144
    iMScope QTを用いたマウス脳の広範囲・高速・高精細MSイメージング

    <紹介>
     MSイメージングでは、試料の組織上の位置情報を保持しながら、生体分子や代謝物を直接質量分析計で測定し、得られた位置情報と質量スペクトル中の特定イオンの信号強度によって、各種生体分子の二次元分布図を画像化します。
     このMSイメージングに特化した装置が質量顕微鏡iMScopeです。光学顕微鏡と質量分析計が一つになったハイブリッド型の質量顕微鏡が物質の分布と構造解析を可能にし、創薬研究や代謝物研究をはじめとするあらゆる分野における研究の可能性を拡げます。また、LCシステムとの切替により、LC-MSによる定性・定量分析を行うことができます。今回は、さらなる進化を遂げたQ-TOF型の質量分析計を搭載した新タイプiMScope QTの特⻑を旧タイプのiMScope TRIOTMと比較しながらご紹介します。

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  • B87
    DPiMSTM-8060 によるマウスの脳内メタボローム直接分析法の構築

    <紹介>
     アミノ酸や有機酸、脂肪酸、糖類などの内因性代謝物(メタボライト)を網羅的に解析する手法である「メタボローム解析」は、近年、生命科学分野において広く活用されています。PESI(Probe Electro Spray Ionization)は超極細で低侵襲な探針が試料をサンプリングし、かつ針先に高電圧を付与することにより、サンプリングした対象成分をイオン化させる直接イオン化法であり、クロマトグラフを介さずに試料の分析が可能です。PESI をタンデム質量分析計と組み合わせた探針エレクトロスプレーイオン化タンデム質量分析計 DPiMS-8060を用いることで、生体試料中のメタボロームの直接分析が可能です。
     一方、脳試料のメタボローム解析を行う場合、脳内には脂質類が豊富に存在し、それらの脂質類が分析時の妨害成分となることから、一般的に前処理操作が不可欠です。しかし、DPiMS-8060 を脳試料に適用した結果、前処理操作を行うことなく、脳内メタボライトを直接かつ迅速に分析することに成功しました。
     本アプリケーションニュースでは、PESI とタンデム質量分析計による脳内メタボライト分析法についてご紹介します。

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  • B088
    DPiMSTM-8060 によるマウス肝臓内のメタボローム直接分析法の構築

    <紹介>
     内因性代謝物(メタボローム)解析において、前処理やサンプリング時におけるバイアスを完全に除外することは難しく、生体内のメタボロームの変動を正確に捕捉するためには、メタボロームの直接分析法の構築が不可欠です。新規イオン化法である探針エレクトロスプレーイオン化法:PESI(Probe Electro Spray Ionization)は超極細で低侵襲な探針が試料をサンプリングし、かつ針先に高電圧を付与することにより、サンプリングした対象成分をイオン化させる直接イオン化法であり、クロマトグラフを介さずに試料の分析が可能です。
     PESIをタンデム質量分析計と組み合わせた探針エレクトロスプレーイオン化タンデム質量分析計DPiMS-8060を用いることで、生体試料中のメタボロームの直接分析が可能です。
     本アプリケーションニュースでは、PESI とタンデム質量分析計による生体組織中メタボロームの直接分析法(インタクト・メタボローム分析法)を構築した例、さらに本法を「CCl4誘導性急性肝障害モデルマウス」のメタボローム解析に応用した例をご紹介します。

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  • 01-00111-JP
    SARS-CoV-2受容体 ACE2 のN-結合型糖鎖解析

    <紹介>
     糖鎖の非還元末端に存在するシアル酸にはα2,3-やα2,6-の結合様式異性体が存在し、ウイルスの感染性に関係する例も知られています。例えば、インフルエンザウイルスはシアル酸に結合して体内に侵入しますが、ヒト型はα2,6-シアル酸、トリ型はα2,3-シアル酸に優先的に結合します。ヒトの上気道粘膜細胞には2,6-シアル酸が多く、トリ型ウイルスは結合しません。糖鎖解析はウイルスの感染機序を明確化するため、ひいては治療薬開発の観点からも非常に重要です。
     近年パンデミックを引き起こしている新型コロナウイルス感染症(COVID-19)の原因である重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2(SARS-CoV-2)は、アンジオテンシン変換酵素Ⅱ(ACE2)を宿主細胞受容体として利用します。他のウイルス同様にシアル酸の結合様式も感染に関わっている可能性が高く、ACE2の糖鎖解析が進められています。
     本稿では、ACE2 のN-結合型糖鎖をMALDI-TOF-MSで解析した例をご紹介します。

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  • B100
    小型MALDIデジタルイオントラップ質量分析計"MALDImini-1"を用いた糖ペプチド解析

    <紹介>
     タンパク質の翻訳後修飾の一つである糖鎖は、グルコースやマンノースなどの単糖が複雑に結合した構造不均一性の高い分子です。その複雑な構造はタンパク質の機能調節に関係していることが知られています。しかし、糖鎖の複雑な構造や、糖鎖がタンパク質のどの部位に結合しているかという情報は、遺伝子に直接コードされているものではなく、タンパク質の生合成過程で働く多くの糖転移酵素の働きにより形作られてゆく情報です。そのため、疾病などによって、同じタンパク質骨格を持っていても異なる糖鎖構造を持っていたり、糖鎖が結合していると予想される箇所に実は糖鎖が結合していなかったりといった現象が見られます。そのため、糖タンパク質上の糖鎖の構造や結合部位を知るためには、対象となる糖タンパク質を直接分析する必要があります。この分析には質量分析計が広く使われていますが、ほとんどが大型で高性能な装置によって実施されています。
     本稿では、当社独自技術であるデジタルイオントラップ(DIT)を搭載した、小型 MALDI-DIT 質量分析計"MALDImini-1" を用いた糖ペプチド分析について報告します。

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  • 01-00192-JP
    LC/MS/MSメソッドパッケージ 一次代謝物 Ver.3によるラット脳中の一次代謝物の分析

    <紹介>
     メタボロミクスとは、生体内に存在する低分子代謝物を網羅的に解析する技術です。近年、医学研究分野においてメタボロミクスを活用することが多くなっており、組織や血液などを分析対象試料としたバイオマーカー探索の有効な手段として期待されています。
     筆者らはトリプル四重極型質量分析計のMRMをベースとした一斉分析法「LC/MS/MSメソッドパッケージ 一次代謝物 Ver.3」を開発しました。本メソッドパッケージには、イオン対メソッドと非イオン対メソッドの2種類が収載されています。従来のVer.2よりも分析対象成分を大幅に拡張し、延べ198成分の代謝物分析が可能です。イオン対メソッドでは対象成分を従来の55成分から112成分に拡充し、分析カラムをMastro2 C18に更新しました。さらにイオン対試薬をジペンチルアミンに変更することで、糖リン酸の分離を改善しました。非イオン対メソッドではメバロン酸経路やシキミ酸経路の新たな代謝物経路上の化合物を追加し、対象成分は従来の97成分から141成分になりました。分析カラムをShim-Pack™ GIST-PFPPに変更しました。
     本稿では、「LC/MS/MSメソッドパッケージ 一次代謝物Ver.3」を用いて、ラット脳中の一次代謝物を網羅的に分析した事例をご紹介します。

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  • C232
    トリプル四重極質量分析計による ヒト血漿中の胆汁酸プロファイリング

    <紹介>
     胆汁酸はコレステロールの異化作用により肝臓で生成され、タウリンやグリシンと抱合することによって一次胆汁酸へと合成されます。また、腸内細菌の影響により一部の一次胆汁酸から二次胆汁酸が生成されます。
     これらの胆汁酸は界面活性剤として脂質の吸収を促進することや、代謝経路を制限する役割を担っています。 肝疾患の早期診断や機能評価のために、血中の酵素活性検査(ALT、AST など)や総胆汁酸量検査が広く行われています。しかし、総胆汁酸量の評価で肝機能の低下を確認することは可能ですが、疾患の特定には他の検査が必要です。したがって、胆汁酸代謝異常をはじめとする各疾患の特定を合わせて行うために、総胆汁酸量のみならず、一次胆汁酸を中心に各種胆汁酸の一⻫分析が求められています。 胆汁酸は化合物の構造上、トリプル四重極質量分析計でフラグメントイオンを生成することが難しいものが多く、また正確な定性・定量を行うためには最適な LC 条件を用いて完全に分離する必要があります。したがって、正確な同定と定量には良好なクロマトグラフィー分離が必要です。
     ここでは、28 種類の胆汁酸と 10 種類の内部標準に対して、液体クロマトグラフィーとトリプル四重極質量分析の条件を最適化した「LC/MS/MS メソッドパッケージ 胆汁酸」を用いてヒト血漿を分析した事例をご紹介します。

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