JP2007078491A - Data acquisition method, data detecting method, pretreatment device and data acquisition device - Google Patents

Data acquisition method, data detecting method, pretreatment device and data acquisition device Download PDF

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Hiroyuki Hashimoto
浩行 橋本
Manabu Komatsu
小松  学
Yohei Murayama
陽平 村山
Kazuhiro Ban
和宏 藩
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for identifying the kind of protein contained in each of cells with a diameter size of 10 to several μm, a pretreatment device for detecting protein contained in a specific cell and a data acquisition device. <P>SOLUTION: A liquid droplet containing digestive enzyme is applied to the specific cell using an ink jet method and the mass of peptide subjected to limited decomposition is analyzed by a mass analyzing method such as a flight time type secondary ion mass analyzing method or the like. Various data bases are utilized to specify protein before limited decomposition from the peptide. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、情報取得方法、検出方法、前処理装置及び情報取得装置に関する。特に、生体組織中の特定部位におけるタンパク質の検出方法と、そのための生体組織の前処理装置及び情報取得装置に関する。   The present invention relates to an information acquisition method, a detection method, a preprocessing device, and an information acquisition device. In particular, the present invention relates to a method for detecting a protein at a specific site in a biological tissue, and a biological tissue pretreatment device and an information acquisition device therefor.

近年のゲノム(genome)解析の進展により、生体内に存在する遺伝子産物であるタンパク質の解析の重要性が急速にクローズアップされてきている。また、従来から、タンパク質の発現及び機能解析の重要性が指摘されており、その解析手法の開発が進められている。これらの手法は、
(1)二次元電気泳動や高速液体クロマトグラフ(HPLC)による分離精製と、
(2)放射線分析、光学的分析、質量分析等の検出系
の組み合わせを基本としている。
With the recent progress of genome analysis, the importance of protein analysis, which is a gene product existing in a living body, has been rapidly highlighted. Conventionally, the importance of protein expression and function analysis has been pointed out, and the development of analysis methods thereof has been promoted. These methods are
(1) Separation and purification by two-dimensional electrophoresis or high performance liquid chromatography (HPLC),
(2) Based on a combination of detection systems such as radiation analysis, optical analysis, and mass spectrometry.

タンパク質解析技術の基盤はプロテオーム(proteome)解析と呼ばれるもので、これは遺伝子(gene)から作り出され実際に生体内で働いているタンパク質を解析し、細胞の機能や疾患の原因を究明することを目的としている。代表的な解析手法としては、以下の工程を含む方法を挙げることができる。
(1)対象とする生体組織や細胞からのタンパク質の抽出。
(2)二次元電気泳動によるタンパク質の分離。
(3)MALDI法(マトリクス支援レーザー脱離−飛行時間型質量分析法:MALDI-TOFMS)などの質量分析によるタンパク質またはその断片の分析。
(4)ゲノムプロジェクトなどのデータベースを利用したタンパク質の同定。
The foundation of protein analysis technology is called proteome analysis, which analyzes proteins that are produced from genes and actually work in vivo, and investigates cell functions and causes of diseases. It is aimed. A typical analysis method includes a method including the following steps.
(1) Extraction of protein from a target biological tissue or cell.
(2) Protein separation by two-dimensional electrophoresis.
(3) Analysis of a protein or a fragment thereof by mass spectrometry such as MALDI method (matrix-assisted laser desorption-time-of-flight mass spectrometry: MALDI-TOFMS).
(4) Identification of proteins using databases such as genome projects.

この他に、以下の工程を含む方法を挙げることができる。
(1)対象とする生体組織や細胞からのタンパク質の抽出。
(2)抽出したタンパク質の消化(または変性)。
(3)液体クロマトグラフ(LC)とイオントラップ型質量分析計(Ion-trap MS)を組み合わせたシステムを用いた上記消化(または変性)タンパク質の分析。
(4)データベースの構築およびをタンパク質の同定。
(磯辺俊明、高橋信弘編「実験医学別冊 プロテオーム解析」、羊土社、2000年)。
In addition, a method including the following steps can be exemplified.
(1) Extraction of protein from a target biological tissue or cell.
(2) Digestion (or denaturation) of the extracted protein.
(3) Analysis of the digested (or denatured) protein using a system combining a liquid chromatograph (LC) and an ion trap mass spectrometer (Ion-trap MS).
(4) Database construction and protein identification.
(Toshiaki Isobe, Nobuhiro Takahashi, “Experimental Medicine, separate volume, Proteome Analysis”, Yodosha, 2000).

これらのプロテオーム解析により、癌を例に挙げれば、再発や転移に関わるタンパク質が明らかになりつつあるなど、既に成果が出始めている。   These proteome analyzes have already begun to produce results, for example, cancers that are associated with recurrence and metastasis.

一方、プロテインチップや生体組織切片におけるタンパク質の二次元分布の可視化を目的とした、TOF-SIMS法(飛行時間型二次イオン質量分析法)をベースとする情報取得手法及び装置を本願発明者らが提案した(国際公開第05/003715号パンフレット)。この手法は、インクジェット法などを用い、イオン化促進物質かつ/または消化酵素を上記のプロテインチップや生体組織切片に付与し、タンパク質の種類に関する情報(消化酵素により限定分解されたペプチドの情報を含む)を、その位置情報を保持したままTOF-SIMS法により可視化するというものである。   On the other hand, the present inventors have developed an information acquisition method and apparatus based on the TOF-SIMS method (time-of-flight secondary ion mass spectrometry) for the purpose of visualizing a two-dimensional protein distribution in a protein chip or a biological tissue section. Proposed (International Publication No. 05/003715 pamphlet). This technique uses an inkjet method, etc., and applies an ionization promoting substance and / or digestive enzyme to the above protein chip or biological tissue slice, and information on the type of protein (including information on peptides that have been limitedly digested by the digestive enzyme) Is visualized by the TOF-SIMS method while maintaining the position information.

また、プロテインチップ補修方法及び装置として、補修を必要とするスポット上に顕微鏡観察下、プロテイン分解酵素液をインクジェット法を用いて塗布する方法及び装置が提案されている(特開2002−365288号公報)。
磯辺俊明、高橋信弘編「実験医学別冊 プロテオーム解析」、羊土社、2000年 国際公開第05/003715号パンフレット 特開2002−365288号公報
Further, as a protein chip repair method and apparatus, a method and apparatus for applying a proteolytic enzyme solution to a spot that requires repair under a microscope while using an inkjet method has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-365288). ).
Toshiaki Isobe, Nobuhiro Takahashi "Experimental Medicine Separate Volume Proteome Analysis", Yochisha, 2000 International Publication No. 05/003715 Pamphlet Japanese Patent Laid-Open No. 2002-365288

しかしながら、従来のプロテオーム解析方法は特定の生体組織や体液、血液などを対象としたもので、大きさが10〜数10μm径の細胞を直接対象としたものではなかった。癌細胞など特定の病変細胞の中に含まれるタンパク質、あるいは癌細胞に隣接する細胞中に含まれるタンパク質、さらにはその両者を同定できれば、診断デバイスや創薬(薬剤候補スクリーニング)デバイスの開発に寄与できることになる。   However, the conventional proteome analysis method is intended for specific biological tissues, body fluids, blood, and the like, and is not directly directed to cells having a size of 10 to several tens of micrometers. If we can identify proteins contained in specific lesion cells such as cancer cells, proteins contained in cells adjacent to cancer cells, or both, we will contribute to the development of diagnostic devices and drug discovery (drug candidate screening) devices. It will be possible.

また、本願発明者らが提案した上記の情報取得方法は、病変組織と正常組織におけるタンパク質に関する情報(消化酵素により限定分解されたペプチドの情報を含む)を取得できるが、個々の細胞に含まれるタンパク質を、隣接する細胞中のそれと識別して取得するには十分でない場合があった。   In addition, the above information acquisition method proposed by the present inventors can acquire information on proteins in diseased tissues and normal tissues (including information on peptides that are limitedly digested by digestive enzymes), but is included in individual cells. In some cases, the protein was not sufficient to be obtained separately from that in adjacent cells.

さらに、特開2002−365288号公報に開示されたプロテインチップ補修方法は、多量の水分を含み、柔らかく変質し易い生体組織を対象としたものではなく、また消化酵素で分解した後のタンパク質断片を質量分析することを目的としていないため、該方法をそのまま利用することは難しいと思われる。   Furthermore, the protein chip repair method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-365288 is not intended for biological tissues that contain a large amount of water and are soft and easily denatured. Since it is not intended for mass spectrometry, it seems difficult to use the method as it is.

本発明の目的は、大きさが10〜数10μm径の細胞の一つ一つに含まれるタンパク質の種類を同定可能とする情報を得るための情報取得方法を提供することにある。本発明の他の目的は、この情報取得方法を利用した検体中での測定対象物の有無を検出する方法を提供することにある。本発明の他の目的は、これらの方法に用いるための前処理装置及び情報取得装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an information acquisition method for obtaining information that makes it possible to identify the type of protein contained in each cell having a size of 10 to several tens of micrometers. Another object of the present invention is to provide a method for detecting the presence or absence of a measurement object in a specimen using this information acquisition method. Another object of the present invention is to provide a preprocessing device and an information acquisition device for use in these methods.

本発明の情報取得方法は、
検体中の対象物を構成する構成物の質量を測定し、該質量から前記対象物に関する情報を取得する情報取得方法であって、
検体としての生体組織切片を用意する工程、
該検体を光学的に観察し、検体中の対象物に関する情報を得る部位を決定する工程、
インクジェット法を用いて消化酵素を含む液滴を、前記部位に付与して、該部位を消化酵素分解する工程、
前記消化酵素分解により得られた該部位の構成物の質量を、質量分析計を用いて測定する工程、及び
前記構成物の質量から、前記対象物に関する情報を得る工程、
を有することを特徴とする情報取得方法である。
The information acquisition method of the present invention includes:
An information acquisition method for measuring a mass of a constituent constituting an object in a specimen and acquiring information on the object from the mass,
Preparing a biological tissue section as a specimen,
Optically observing the specimen and determining a site for obtaining information about the object in the specimen;
A step of applying a droplet containing a digestive enzyme to the site using an inkjet method, and digesting the site with a digestive enzyme;
A step of measuring the mass of the constituent of the site obtained by digestive enzymatic degradation using a mass spectrometer, and a step of obtaining information on the object from the mass of the constituent;
It is the information acquisition method characterized by having.

本発明の検体中における対象物の有無を検出する方法は、上記の情報取得方法により該対象物の存在の有無に関する情報を取得することで、前記検体中における前記対象物の有無を検出することを特徴とする検出方法である。   The method for detecting the presence or absence of an object in a sample according to the present invention detects the presence or absence of the object in the sample by acquiring information on the presence or absence of the object by the information acquisition method described above. Is a detection method characterized by

本発明の前処理装置は、検体中の対象物を構成する構成物の質量を測定し、該質量から前記対象物に関する情報を取得するための前処理装置であって、
検体を載せた基板を固定するためのステージ、
前記ステージの位置を制御するためのステージ位置制御手段、
検体を光学的に観察する観察手段、
前記光学的に観察した検体像中で決定された対象物に関する情報を得る部位に、インクジェット法を用いて消化酵素を含む液滴を付与する手段、及び
前記ステージを配置した領域の温度及び湿度を制御するための温度湿度制御手段
を有することを特徴とする前処理装置である。
The pretreatment apparatus of the present invention is a pretreatment apparatus for measuring the mass of a constituent constituting an object in a specimen and acquiring information on the object from the mass,
A stage for fixing the substrate on which the specimen is placed,
Stage position control means for controlling the position of the stage;
Observation means for optically observing the specimen,
Means for applying a droplet containing a digestive enzyme to the site for obtaining information about the object determined in the optically observed specimen image, and the temperature and humidity of the region where the stage is arranged A pre-processing apparatus having temperature and humidity control means for controlling.

本発明の情報取得装置は、
検体中の対象物を構成する構成物の質量を測定し、該質量から前記対象物に関する情報を取得するための情報取得装置であって、
検体中の対象物を構成する構成物を得るための上記構成の前処理装置と、
前記構成物の質量を分析する質量分析装置と、
を有することを特徴とする情報取得装置である。
The information acquisition apparatus of the present invention is
An information acquisition device for measuring a mass of a constituent constituting an object in a specimen and acquiring information about the object from the mass,
A pre-processing apparatus having the above-described configuration for obtaining a constituent constituting an object in a specimen;
A mass spectrometer for analyzing the mass of the component;
It is an information acquisition apparatus characterized by having.

本発明によれば、大きさが10〜数10μm径の細胞の一つ一つに含まれるタンパク質の種類を同定する方法を提供でき、これに適用できる前処理装置及び情報取得装置を提供できる。より具体的には、癌細胞など特定の病変細胞の中に含まれるタンパク質、あるいは癌細胞に隣接する細胞中に含まれるタンパク質、さらにはその両者を同定する方法を提供でき、これに適用できる前処理装置及び情報取得装置を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a method for identifying the type of protein contained in each cell having a diameter of 10 to several tens of micrometers, and it is possible to provide a pretreatment device and an information acquisition device applicable to this method. More specifically, a method for identifying a protein contained in a specific lesion cell such as a cancer cell, a protein contained in a cell adjacent to a cancer cell, or both, can be provided. A processing device and an information acquisition device can be provided.

本発明の情報取得方法は少なくとも以下の工程を有する。
(1)検体としての生体組織切片を用意する工程。
(2)該検体を光学的に観察し、検体中の対象物に関する情報を得る部位を決定する工程。
(3)インクジェット法を用いて消化酵素を含む液滴を、前記部位に付与して、該部位を消化酵素分解する工程。
(4)前記消化酵素分解により得られた該部位の構成物の質量を、質量分析計を用いて測定する工程。
(5)前記構成物の質量から、前記対象物に関する情報を得る工程。
The information acquisition method of the present invention includes at least the following steps.
(1) A step of preparing a biological tissue section as a specimen.
(2) A step of optically observing the specimen and determining a site for obtaining information on the object in the specimen.
(3) A step of applying a droplet containing a digestive enzyme to the site using an inkjet method to decompose the site by digestive enzyme.
(4) The process of measuring the mass of the structure of this site | part obtained by the said digestive enzyme decomposition | disassembly using a mass spectrometer.
(5) A step of obtaining information on the object from the mass of the component.

上記の各工程を少なくとも有する本発明の情報取得方法の好ましい態様を図1及び図2に示す。図1と図2の工程の違いは、対象物の消化酵素分解により得られる構成物、具体的にはタンパク質の分解物を、別の基材表面に接触させて構成物の少なくとも一部を測定用の基材側に移動させる工程(転写工程とも表す)を含むか否かである。図1の工程は検体上の酵素分解物を直接分析対象とするのに対し、図2の工程ではこれを別の基材に転写させこれを分析対象とするものである。   The preferable aspect of the information acquisition method of this invention which has said each process at least is shown in FIG.1 and FIG.2. The difference between the steps in FIG. 1 and FIG. 2 is that at least a part of the composition is measured by bringing a composition obtained by digestive enzymatic degradation of the target, specifically a protein degradation product, into contact with another substrate surface. Whether or not a process of moving to the base material side (also referred to as a transfer process) is included. In the process of FIG. 1, the enzyme degradation product on the specimen is directly analyzed, whereas in the process of FIG. 2, this is transferred to another substrate and analyzed.

なお、以下、「タンパク質の分解物」を「酵素分解物」または「分解ペプチド」とも表す。   Hereinafter, “protein degradation product” is also referred to as “enzymatic degradation product” or “degradation peptide”.

本発明の情報取得方法の特徴は、検体として病変組織の切片が利用できること、特に対象物に関する情報を得る部位として、病変組織切片内の特定の細胞(例えば病変細胞)を選定可能であることにある。検体の例としては、手術中に採取した病変組織の切片や、この病変組織を冷凍保存し、ミクロトーム等を用いて特定の部位を薄片化させたもの等が挙げられる。検体の調製は、後述の消化酵素による分解を行うまでは低温下で行うことが好ましい(後述のステージに冷却機構を付与するなどが含まれる)。   A feature of the information acquisition method of the present invention is that a slice of a diseased tissue can be used as a specimen, and in particular, a specific cell (for example, a diseased cell) in a lesion tissue slice can be selected as a site for obtaining information on an object. is there. Examples of specimens include a section of a diseased tissue collected during surgery, or a frozen portion of the diseased tissue, and a specific site sliced using a microtome or the like. The specimen is preferably prepared at a low temperature until it is decomposed by a digestive enzyme described later (including a cooling mechanism for a stage described later).

検体の光学的観察下での検体中の対象物に関する情報を得る部位(以下、情報取得用の部位ともいう)の決定は、光学顕微鏡の検体視野像中から観察者が目視でこの情報取得用の部位をあらかじめ設定された基準に従って選定することにより行うことができる。   The part for obtaining information on the object in the specimen under the optical observation of the specimen (hereinafter also referred to as the part for information acquisition) is determined by the observer visually in the specimen visual field image of the optical microscope. This can be done by selecting the part according to a preset criterion.

癌細胞を例に説明すると、その部位(食道癌、乳癌、膀胱癌など)により癌細胞の形態は異なるが、癌細胞と正常細胞では一般的にその形態が大きく異なっている。これは正常細胞が癌化すると細胞表面の糖鎖が変化するためと考えられている(多くのタンパク質には糖鎖が付加されており、タンパク質の翻訳後修飾の多くが糖鎖による修飾反応である)。したがって、癌細胞と正常細胞をその形態から見分けるのは比較的容易であり、癌細胞の存在する領域、または、癌細胞と正常細胞が混在する領域を「対象物に関する情報を得る部位」として設定すればよい。なお、癌細胞の形態の特徴を予め画像データとしてプログラムしておけば、癌細胞の存在を自動的に検出することも可能である。   Taking cancer cells as an example, the morphology of cancer cells differs depending on the site (esophageal cancer, breast cancer, bladder cancer, etc.), but cancer cells and normal cells generally differ greatly in morphology. This is thought to be because sugar chains on the cell surface change when normal cells become cancerous (many sugar chains are added to many proteins, and many post-translational modifications of proteins are caused by sugar chain modification reactions. is there). Therefore, it is relatively easy to distinguish cancer cells and normal cells from their morphology, and the area where cancer cells are present or the area where cancer cells and normal cells are mixed is set as the "site for obtaining information on the object" do it. Note that the presence of cancer cells can be automatically detected by preliminarily programming the characteristics of cancer cell morphology as image data.

また、情報取得用の部位の決定の自動化も可能である。例えば、検体の光学顕微鏡観察で得られる像をデジタル画像として取り込み、得られた画像をあらかじめ設定された基準に従って処理して情報取得用の部位を自動選択する。   It is also possible to automate the determination of the part for acquiring information. For example, an image obtained by observing a specimen with an optical microscope is captured as a digital image, and the obtained image is processed according to a preset standard to automatically select a site for information acquisition.

上記の操作で決定した情報取得用の部位の対象物中での位置を、更にデータ化し、このデータに基づいて消化酵素の付与位置を制御することで、消化酵素の付与位置の精度を高めることができる。このデータ化の方法としては以下の方法を挙げることができる。
(1)光学顕微鏡観察下、対象物中の測定用部位を観察者が手動で設定し、これを観察視野像に設定したxy座標上の点(xyアドレス)として記録する。
(2)光学顕微鏡観察で得られたデジタル画像におけるコントラスト差などを用いて、該部位を自動的に設定し、これを観察像に設定したxy座標上の点(xyアドレス)として記録する。
The position of the information acquisition site determined in the above operation in the object is further converted into data, and the digestion enzyme application position is controlled based on this data to increase the accuracy of the digestion enzyme application position. Can do. Examples of the data conversion method include the following methods.
(1) Under observation with an optical microscope, an observer manually sets a measurement site in an object, and records this as a point (xy address) on an xy coordinate set in an observation field image.
(2) The part is automatically set using the contrast difference in the digital image obtained by the optical microscope observation, and this is recorded as a point (xy address) on the xy coordinate set in the observation image.

情報取得用の部位の決定とそのデータ化は、「分析対象細胞の決定とxyアドレス指定」の工程として図1及び図2の工程図に共通である。   The determination of the site for obtaining information and the data conversion thereof are common to the process diagrams of FIGS. 1 and 2 as the process of “determination of analysis target cell and xy addressing”.

病変組織切片内の対象物としては、情報取得目的に応じた特定の細胞を選択する。そして、上述したxy座標上の点として記録する情報取得用の部位は、この特定細胞の中心点であることが好ましい。   As the object in the lesion tissue section, a specific cell corresponding to the purpose of information acquisition is selected. And it is preferable that the site | part for information acquisition recorded as a point on xy coordinate mentioned above is the center point of this specific cell.

一方、インクジェット法を用いて消化酵素を含む液滴が付与される検体は、温度及び湿度の制御手段により、温度及び湿度が制御可能な領域内に設置されることが好ましい。更に、液滴の量が10alから1plの範囲内にあることが好ましい。また、湿度は少なくとも80%であることが好ましい。   On the other hand, it is preferable that a specimen to which a droplet containing a digestive enzyme is applied using an ink jet method is placed in a region where the temperature and humidity can be controlled by the temperature and humidity control means. Furthermore, it is preferable that the amount of droplets is in the range of 10al to 1pl. The humidity is preferably at least 80%.

検体へ消化酵素を付与する際に、前述したxy座標上の点として記録した情報取得用部位に関するデータを利用してインクジェット法による消化酵素付与位置の制御を行うことが好ましい。   When applying the digestive enzyme to the specimen, it is preferable to control the position of applying the digestive enzyme by the ink jet method using the data related to the information acquisition site recorded as the points on the xy coordinates described above.

本発明の情報取得方法において、消化酵素により対象物が分解されて得られた構成物の質量を、質量分析計を用いて測定する工程には、以下の工程のいずれかを好ましく用いることができる。
(1)消化酵素により分解された構成物を、溶媒を用いて抽出し、該抽出液中の構成物の質量を、各種質量分析計を用いて測定する工程。
(2)消化処理用の基板上で消化酵素により分解された構成物を直接、飛行時間型二次イオン質量分析法により質量/電荷比ごとの二次元分布像として測定する工程。
(3)消化処理用の基板上で消化酵素により分解された構成物を、基材表面に接触させて前記構成物の少なくとも一部を前記基材側に移動させた後、該基材表面上の構成物を、各種質量分析計(二次イオン質量分析計を含む)を用いて測定する工程。
In the information acquisition method of the present invention, any of the following steps can be preferably used for the step of measuring the mass of the composition obtained by decomposing the target with digestive enzymes using a mass spectrometer. .
(1) The process which extracts the structure decomposed | disassembled by the digestive enzyme using a solvent, and measures the mass of the structure in this extract using various mass spectrometers.
(2) A step of directly measuring a component decomposed by a digestive enzyme on a digestion substrate as a two-dimensional distribution image for each mass / charge ratio by time-of-flight secondary ion mass spectrometry.
(3) The composition decomposed by the digestive enzyme on the substrate for digestion treatment is brought into contact with the substrate surface, and at least a part of the composition is moved to the substrate side, and then the substrate surface The process of measuring the structure of (2) using various mass spectrometers (including a secondary ion mass spectrometer).

上記の(1)と(2)は、図1の工程図に従うものであり、(3)は図2の工程図に従うものである。   Above (1) and (2) follow the process diagram of FIG. 1, and (3) follows the process diagram of FIG.

本発明の情報取得方法は、タンパク質を対象物とする場合により好適に適用可能である。タンパク質が対象物の場合は、消化酵素分解により得られる構成物とは主にペプチドである。このペプチドの質量数は概ね500〜20000の範囲にあることが好ましい。上記の質量分析に二次イオン質量分析法を用いる場合は、該ペプチドの質量数は500〜5000が対象となり、また500〜2000程度であってもよい。測定対象のペプチドの質量数の上限は、分解前のタンパク質を特定できるペプチド群(この中で最も質量数の大きいペプチド)を基準とすればよい。   The information acquisition method of the present invention can be more suitably applied when a protein is an object. In the case where the protein is an object, the components obtained by digestive enzymatic degradation are mainly peptides. The mass number of this peptide is preferably in the range of about 500 to 20000. When secondary ion mass spectrometry is used for the above-described mass spectrometry, the mass number of the peptide is 500 to 5000, and may be about 500 to 2000. The upper limit of the mass number of the peptide to be measured may be based on a peptide group (a peptide having the largest mass number) that can identify the protein before decomposition.

上記の質量分析に二次イオン質量分析法を用いる場合の工程図を図3、図4に示した。図3と図4の工程の違いは、消化酵素により分解された構成物、具体的にはタンパク質の分解物を直接の分析対象とするか、別の基材表面に接触させて前記構成物の少なくとも一部を前記基材側に移動させ、この転写物を分析対象とするか、である。なお、消化酵素による標的タンパク質の分解後、必要に応じてインクジェット法を用いてイオン化促進物質(増感物質とも表す)を付与してもよい。   Process diagrams in the case of using secondary ion mass spectrometry for the above mass spectrometry are shown in FIGS. The difference between the steps of FIG. 3 and FIG. 4 is that a component decomposed by a digestive enzyme, specifically a protein degradation product, is directly analyzed or brought into contact with another substrate surface to Whether at least a part is moved to the substrate side and this transcript is to be analyzed. In addition, after decomposition | disassembly of the target protein by a digestive enzyme, you may provide an ionization promoting substance (it also expresses a sensitizer) using the inkjet method as needed.

また、図3及び図4に示すように、飛行時間型二次イオン質量分析の際に情報取得用部位のxy座標での点(xyアドレス)を利用して測定部位と測定結果を照合をより確実かつ容易に行うことが可能となる。   Further, as shown in FIGS. 3 and 4, in the time-of-flight secondary ion mass spectrometry, the measurement part and the measurement result are collated by using the point (xy address) in the xy coordinate of the information acquisition part. It is possible to carry out surely and easily.

本発明の情報取得方法を利用して、検体中における疾病に関わる特有な対象物の有無を検出することができる。具体的な例としては、癌細胞など特定の病変細胞の中に含まれる特定のペプチドの有無から、転移や再発に関わるタンパク質の有無を判定することなどが挙げられる。   By using the information acquisition method of the present invention, the presence or absence of a specific target related to a disease in a sample can be detected. Specific examples include determining the presence or absence of a protein involved in metastasis or recurrence from the presence or absence of a specific peptide contained in a specific lesion cell such as a cancer cell.

本発明の情報取得方法における質量分析用の試料の調製までの前処理を行うための装置は、以下の各要素を少なくとも有して構成される。
(1)検体を載せた基板を固定するためのステージ。
(2)前記ステージの位置を制御するためのステージ位置制御手段。
(3)生体組織切片を光学的に観察する観察手段。
(4)前記光学的に観察した生体組織切片像中で決定された対象物に関する情報を得る部位に、インクジェット法を用いて消化酵素を含む液滴を付与する手段。
(5)前記ステージを配置した領域の温度及び湿度を制御するための温度湿度制御手段。
An apparatus for performing pretreatment up to preparation of a sample for mass spectrometry in the information acquisition method of the present invention is configured to include at least the following elements.
(1) A stage for fixing a substrate on which a specimen is placed.
(2) Stage position control means for controlling the position of the stage.
(3) Observation means for optically observing a biological tissue section.
(4) Means for applying a droplet containing a digestive enzyme to a site for obtaining information on an object determined in the optically observed biological tissue slice image using an inkjet method.
(5) Temperature / humidity control means for controlling the temperature and humidity of the region where the stage is disposed.

検体として生物組織片を用いた場合に適用可能である第1の態様にかかる前処理装置の模式図を図5に示す。図5において、1は前処理装置の容器、2は温度制御機構、3は湿度制御機構、4は検体、5は検体を保持する基板である。6は基板5を固定するステージ(移動可能かつ位置制御可能な機構を備え、更に必要に応じ冷却機構を備えてもよい)、7は光学的観察手段、8はステージ6を移動させるための機構である。9はステージ6の位置を制御する機構、10は光学的に観察した像を記録する機構、11は光学的に観察した像を画像処理し消化酵素(及びイオン化促進物質)を含む液滴を付与する場所を決定する機構(自動または手動)である。12はインターフェイス、13はインクジェットヘッド、14はインクジェットヘッド13を移動させるための機構、15はインクジェットヘッド13から液滴を吐出させるための制御機構(ステージの位置制御機構9と連動している)である。機構10での自動による消化酵素を含む液滴を付与する場所の決定は、あらかじめ設定されたプログラムに従って行うことができ、決定された場所に関するデータを制御機構15に入力してインクジェットヘッドからの所定位置への消化酵素を含む液滴の付与を行わせる。   FIG. 5 shows a schematic diagram of a pretreatment apparatus according to the first aspect that can be applied when a biological tissue piece is used as a specimen. In FIG. 5, 1 is a container of the pretreatment apparatus, 2 is a temperature control mechanism, 3 is a humidity control mechanism, 4 is a sample, and 5 is a substrate for holding the sample. Reference numeral 6 denotes a stage for fixing the substrate 5 (including a movable and position-controllable mechanism, which may further include a cooling mechanism if necessary), 7 an optical observation means, and 8 a mechanism for moving the stage 6. It is. 9 is a mechanism for controlling the position of the stage 6, 10 is a mechanism for recording an optically observed image, 11 is an image processing of the optically observed image, and a droplet containing a digestive enzyme (and an ionization promoting substance) is applied. It is a mechanism (automatic or manual) that determines where to perform. 12 is an interface, 13 is an inkjet head, 14 is a mechanism for moving the inkjet head 13, and 15 is a control mechanism for ejecting droplets from the inkjet head 13 (in conjunction with the stage position control mechanism 9). is there. The determination of the location to which the droplet containing the digestive enzyme is automatically applied by the mechanism 10 can be performed in accordance with a preset program, and data relating to the determined location is input to the control mechanism 15 to obtain a predetermined value from the inkjet head. Applying droplets containing digestive enzymes to the location.

更に、少なくとも以下の工程をコンピュータに予め組み込んだプログラムに従って自動的に行うこともできる。
(1)検体を光学的に観察する工程。
(2)前記の光学的に観察した像を基に、対象物に関する情報を得る部位を決定する工程。
(3)前記部位に、インクジェット法を用いて消化酵素を含む液滴を付与する工程。
(4)前記の消化酵素により分解された構成物を飛行時間型二次イオン質量分析により分析する工程、を自動的に行うための制御系を更に有する請求項21に記載の情報取得装置。
Furthermore, at least the following steps can be automatically performed according to a program incorporated in advance in the computer.
(1) A step of optically observing the specimen.
(2) A step of determining a site for obtaining information on the object based on the optically observed image.
(3) The process of providing the said site | part with the droplet containing a digestive enzyme using the inkjet method.
(4) The information acquisition apparatus according to claim 21, further comprising a control system for automatically performing the step of analyzing the component decomposed by the digestive enzyme by time-of-flight secondary ion mass spectrometry.

また、容器1内は、温度湿度制御手段を構成する温度制御機構2及び湿度制御機構3により、温度及び/または湿度の調整が可能となっている。また、機構8はステージ6の位置制御手段としての機能を有し、光学的観察手段7に対するステージの位置を制御可能とし、更に、インクジェットヘッド13の設置部までのステージ6の移動を行う。また、機構8にステージ6をxy座標方向に位置調整する機能を付与してもよい。なお、光学的観察手段7やインクジェット13をxy座標方向及び/またはz座標方向(垂直方向)に位置制御可能に設けることもできる。これらのステージ側の位置制御と、光学的観察手段及び/またはインクジェットヘッド側の位置制御の両方を用いることで、各工程におけるステージの位置調整を精度よく、かつ効率よく行うことができる。   Further, the temperature and / or humidity can be adjusted in the container 1 by a temperature control mechanism 2 and a humidity control mechanism 3 that constitute the temperature and humidity control means. Further, the mechanism 8 has a function as a position control unit for the stage 6, can control the position of the stage with respect to the optical observation unit 7, and further moves the stage 6 to the installation portion of the inkjet head 13. Further, the mechanism 8 may be provided with a function of adjusting the position of the stage 6 in the xy coordinate direction. In addition, the optical observation means 7 and the inkjet 13 can also be provided so that position control is possible in the xy coordinate direction and / or the z coordinate direction (vertical direction). By using both the position control on the stage side and the position control on the optical observation means and / or the ink jet head side, the position adjustment of the stage in each process can be performed accurately and efficiently.

図5に示す前処理装置は、生体組織中の対象物を構成する構成物の質量を測定し、測定された質量から前記対象物に関する情報を取得するための前処理を行う装置である。   The pretreatment device shown in FIG. 5 is a device that measures the mass of a component that constitutes an object in a living tissue and performs preprocessing for acquiring information on the object from the measured mass.

また本発明の第二の態様にかかる前処理装置の模式図を図6に示す。図6において、1から15は図5中のものと基本的には同じである。図6中の17は転写用の基材、16は基材17を固定し移動させる機構、18は基材17の制御機構(ステージの位置制御機構9及び液滴の吐出制御機構15と連動している)である。図6に示す前処理装置は、生体組織中の対象物を構成する構成物の質量を測定し、該質量から前記対象物に関する情報を取得するための前処理を行う別の形式の装置である。   Moreover, the schematic diagram of the pre-processing apparatus concerning the 2nd aspect of this invention is shown in FIG. In FIG. 6, reference numerals 1 to 15 are basically the same as those in FIG. In FIG. 6, 17 is a transfer substrate, 16 is a mechanism for fixing and moving the substrate 17, 18 is a control mechanism for the substrate 17 (in conjunction with the stage position control mechanism 9 and the droplet discharge control mechanism 15). Is). The pretreatment device shown in FIG. 6 is another type of device that measures the mass of a component that constitutes an object in living tissue and performs preprocessing for acquiring information on the object from the mass. .

図5及び図6に示す前処理装置において、消化酵素を含む液滴の量は10alから1plの範囲内にあることが好ましく、湿度は80%以上に保たれることが好ましい。   In the pretreatment apparatus shown in FIGS. 5 and 6, the amount of the droplet containing the digestive enzyme is preferably in the range of 10al to 1pl, and the humidity is preferably maintained at 80% or more.

上記構成の前処理装置と質量分析装置を組み合わせて本発明の情報処理装置を得ることができる。図5に本発明の情報取得装置の第一の態様例を示す。この装置は、前処理装置に飛行時間型二次イオン質量分析が可能な機構を接続させたことを特徴とする。この情報取得装置を用いて検体を処理し、分析する工程が図3に示す工程に対応する。   The information processing apparatus of the present invention can be obtained by combining the preprocessing apparatus having the above configuration and the mass spectrometer. FIG. 5 shows a first example of the information acquisition apparatus of the present invention. This apparatus is characterized in that a mechanism capable of time-of-flight secondary ion mass spectrometry is connected to the pretreatment apparatus. The process of processing and analyzing the specimen using this information acquisition apparatus corresponds to the process shown in FIG.

また、本発明の情報取得装置の第二の態様例を、図6に示す。この装置は、前処理装置に飛行時間型二次イオン質量分析が可能な機構を接続させたことを特徴とする。該情報取得装置を用いて検体を処理し、分析する工程が図4に示す工程に対応する。   Moreover, the 2nd example of an information acquisition apparatus of this invention is shown in FIG. This apparatus is characterized in that a mechanism capable of time-of-flight secondary ion mass spectrometry is connected to the pretreatment apparatus. The process of processing and analyzing the specimen using the information acquisition apparatus corresponds to the process shown in FIG.

以下、上述した第一の態様にかかる情報取得装置を使用し、図3に示す工程に従って検体を処理し、分析する具体的な手順を、図7〜図13を用いて説明する。   Hereinafter, a specific procedure for processing and analyzing the specimen according to the steps shown in FIG. 3 using the information acquisition apparatus according to the first aspect described above will be described with reference to FIGS.

図7は、検体として病変組織を用いた場合の検体を模式的に示す(a)平面図と(b)斜視図である。図7において31は病変細胞、32は正常細胞をそれぞれ示す。これらの細胞の大きさ(平均的な径)は10〜20μm程度である。病変細胞が癌細胞の場合、形状が正常細胞のそれとは異なるため、一般的には光学顕微鏡でも両者を容易に識別することができる。また、画像処理技術を用いることで自動的に両者を識別することも可能である。   FIG. 7A is a plan view and FIG. 7B is a perspective view schematically showing a specimen when a lesion tissue is used as the specimen. In FIG. 7, 31 indicates a lesion cell, and 32 indicates a normal cell. The size (average diameter) of these cells is about 10 to 20 μm. When a lesion cell is a cancer cell, the shape is different from that of a normal cell, and therefore, both can generally be easily distinguished by an optical microscope. It is also possible to automatically identify both by using an image processing technique.

まず、このような検体(切片またはそれに相当するもの)を基板上に配置する。その際、必要に応じて基板を冷却することもできる。冷凍した病変組織をミクロトーム等により薄片化したものを検体とする場合などは、消化酵素による分解処理を行う前に検体が変質するのを防ぐため、一般的には冷却下で扱うのが好ましい。   First, such a specimen (section or equivalent) is placed on a substrate. At that time, the substrate can be cooled as required. In the case where a specimen obtained by slicing a frozen lesion tissue with a microtome or the like is used as a specimen, it is generally preferable to handle the specimen under cooling in order to prevent the specimen from being altered before digestion with a digestive enzyme.

次に、光学顕微鏡を用いた観察を行い、図7(a)に示すような像を得る。続いて、特定の細胞若しくは全ての細胞に対し、インクジェット法により消化酵素を含む液滴を付与するための中心座標を決定する。病変細胞31のみを対象に、消化酵素を含む液滴を付与する場合の中心座標の模式図を図8に、すべての細胞を対象に、消化酵素を含む液滴を付与する場合の中心座標の模式図を図9にそれぞれ示した。図8、図9中における33は病変細胞31の中心点を、34は正常細胞32の中心点をそれぞれ示す。なお、ここでいう中心点とは、該細胞のほぼ中心の点の意である。この中心点は、光学顕微鏡観察下、手動で設定することもできるし、前述の画像処理により自動的に設定することもできる。尚、光学顕微鏡で観察した像では、癌細胞などの病変細胞や正常細胞は二次元的な像として観察される。得られた細胞像の輪郭の情報を基に、一般的にはその重心を「細胞の中心点」として設定する。   Next, observation using an optical microscope is performed to obtain an image as shown in FIG. Subsequently, central coordinates for applying a droplet containing a digestive enzyme to a specific cell or all cells are determined by an inkjet method. FIG. 8 is a schematic diagram of the central coordinates when a droplet containing a digestive enzyme is applied to only the lesion cell 31. FIG. 8 shows the central coordinates when a droplet containing the digestive enzyme is applied to all cells. A schematic diagram is shown in FIG. 8 and 9, 33 indicates the center point of the lesion cell 31, and 34 indicates the center point of the normal cell 32. Here, the center point means a point substantially at the center of the cell. This center point can be set manually under the observation of an optical microscope, or can be set automatically by the above-described image processing. In an image observed with an optical microscope, lesion cells such as cancer cells and normal cells are observed as a two-dimensional image. Based on the information on the outline of the obtained cell image, the center of gravity is generally set as the “cell center point”.

また、図8のように、病変細胞のみを対象に消化酵素を含む液滴を付与した場合は、病変細胞中のタンパク質のみが限定分解されることになる。そこで、分解ペプチドの質量分析には飛行時間型二次イオン質量分析以外の方法を用いることもできる。具体的には、前述のように、溶媒を用いて抽出し、該抽出液中の構成物の質量を、各種質量分析計を用いて測定する、などが挙げられる。   Further, as shown in FIG. 8, when a droplet containing a digestive enzyme is applied only to a lesion cell, only the protein in the lesion cell is limitedly decomposed. Therefore, methods other than time-of-flight secondary ion mass spectrometry can be used for mass analysis of degraded peptides. Specifically, as described above, extraction is performed using a solvent, and the mass of a constituent in the extract is measured using various mass spectrometers.

次に、上記で決定した中心点に対し、インクジェット法により消化酵素を含む液滴を付与する。インクジェット法としてはバブルジェット方式やピエゾ方式などを利用することができる。また、液滴の吐出を安定化させるために、必要に応じて界面活性剤などを用いることもできる。液滴付与の際、一般的には試料ステージの移動、または、光学顕微鏡ユニット及びインクジェットヘッドの移動が必要になる(図5ではステージを動かす場合の前処理装置を示している)。そのため上記移動の機構には高い位置精度が要求される。具体的には該ステージの移動精度(再現性)は数μm以下にすることが要求され、好ましくは1μmとする必要がある。   Next, a droplet containing a digestive enzyme is applied to the center point determined above by an inkjet method. As the ink jet method, a bubble jet method, a piezo method, or the like can be used. In addition, a surfactant or the like can be used as necessary to stabilize the discharge of the droplets. When applying droplets, generally the movement of the sample stage or the movement of the optical microscope unit and the ink jet head is required (FIG. 5 shows a pretreatment apparatus when the stage is moved). Therefore, high positional accuracy is required for the moving mechanism. Specifically, the movement accuracy (reproducibility) of the stage is required to be several μm or less, preferably 1 μm.

消化酵素を含む液滴を付与した後は、消化反応を進行させること及び乾燥を防ぐことを目的に検体を高湿度下に置くことが好ましい。そのため、図5に示す容器内を高湿度に保つこと、または、液滴付与後に高湿度の環境下にすばやく移動させることが好ましい(図5は前者に相当する)。後者は装置が複雑になるという欠点を持つが、装置全体のダメージ(高湿度が及ぼすダメージ)を軽減するという長所もある。ここで湿度の好ましい例を挙げると温度変動(特に下がった場合)を考慮すると95%程度となる。装置表面の凝結(水滴の発生)は好ましくない。   After applying the droplet containing the digestive enzyme, the specimen is preferably placed under high humidity for the purpose of advancing the digestion reaction and preventing drying. Therefore, it is preferable to keep the inside of the container shown in FIG. 5 at a high humidity, or to quickly move to a high humidity environment after applying droplets (FIG. 5 corresponds to the former). The latter has the disadvantage that the device becomes complicated, but has the advantage of reducing damage to the entire device (damage caused by high humidity). Here, if a preferable example of humidity is given, it will be about 95% when temperature fluctuation (especially when it falls) is considered. Condensation on the surface of the device (generation of water droplets) is not preferable.

また、後述の質量分析で再現性の高い結果を得るには、消化反応を定量的に進行させる必要があり、そのためには消化酵素を含む液滴を付与した後、定温化に置く必要がある。そのために検体の温度を制御する機構を設けることが好ましい。   In addition, in order to obtain highly reproducible results by mass spectrometry to be described later, it is necessary to allow the digestion reaction to proceed quantitatively. For that purpose, it is necessary to apply droplets containing digestive enzymes and then place them at a constant temperature. . Therefore, it is preferable to provide a mechanism for controlling the temperature of the specimen.

続いて、必要に応じ、本発明者らが国際公開第05/003715号パンフレットに開示したイオン化促進物質(増感物質)を上記の細胞中心点に付与してもよい。これは、後述の二次イオン質量分析で、分解ペプチドの二次イオンの感度を向上させるためである。   Subsequently, the ionization promoting substance (sensitizing substance) disclosed by the present inventors in the pamphlet of International Publication No. 05/003715 may be applied to the above cell center point as necessary. This is to improve the sensitivity of secondary ions of the degraded peptide by secondary ion mass spectrometry, which will be described later.

次に、検体の表面を、飛行時間型二次イオン質量分析法により分析し、酵素分解されたタンパク質に起因する分解ペプチドの二次元分布像を得る。飛行時間型二次イオン質量分析には一般的な飛行時間型二次イオン質量分析計を用いることができる。その際、一次イオンとしてはGa+などの一般的な液体金属イオンの他、Au3 +やBi3 +などのクラスターイオンを用いることもできる。 Next, the surface of the specimen is analyzed by time-of-flight secondary ion mass spectrometry, and a two-dimensional distribution image of the degraded peptide resulting from the enzymatically degraded protein is obtained. A general time-of-flight secondary ion mass spectrometer can be used for the time-of-flight secondary ion mass spectrometry. At this time, as a primary ion, in addition to general liquid metal ions such as Ga + , cluster ions such as Au 3 + and Bi 3 + can be used.

図8に示す病変細胞のみに消化酵素を付与したときの結果を図10及び図11に示す。分析図10は、分解ペプチドおよびその他の二次イオンの二次元分布像の概念図を、図11は、検体の光学顕微鏡像と図10の二次イオンの二次元分布を重ね合わせたものそれぞれを示す。図10及び図11において、(a)と(b)は、特定のタンパク質(例えば癌細胞中における転移性や再発性を示す悪性タンパク質など)が消化酵素により限定分解したペプチド(の二次イオン)の二次元分布を示す。(c)は上記タンパク質に関係のない二次イオンの二次元分布をそれぞれ示す。これらの結果から病変細胞中に特定タンパク質が存在するか否かを判定することができる。なお、特定タンパク質と限定分解した際に生成するペプチド種については各種データベースを利用することができる。   The results when digestive enzymes are applied only to the lesion cells shown in FIG. 8 are shown in FIGS. Analysis FIG. 10 is a conceptual diagram of a two-dimensional distribution image of a degrading peptide and other secondary ions, and FIG. 11 is an overlay of the optical microscope image of the specimen and the two-dimensional distribution of secondary ions of FIG. Show. In FIGS. 10 and 11, (a) and (b) are peptides (secondary ions) in which a specific protein (for example, a malignant protein showing metastasis or recurrence in cancer cells) is limitedly digested by digestive enzymes. The two-dimensional distribution of is shown. (C) shows the two-dimensional distribution of secondary ions unrelated to the protein. From these results, it can be determined whether or not the specific protein is present in the lesion cell. In addition, various databases can be used for the peptide species generated upon limited decomposition with a specific protein.

図9に示した、すべての細胞に消化酵素を付与したときの結果を図12及び図13に示す。分析図12は、分解ペプチドおよびその他の二次イオンの二次元分布像の概念図を、図13は、検体の光学顕微鏡像と図12の二次イオンの二次元分布を重ね合わせたものそれぞれを示す。図12及び図13において、(a)は特定のタンパク質(例えば癌細胞中における転移性や再発性を示す悪性タンパク質など)が消化酵素により限定分解したペプチド(の二次イオン)の二次元分布を示す。(b)は病変細胞には存在しないペプチド(の二次イオン)の二次元分布を、(c)は無関係の二次イオンの二次元分布をそれぞれ示す。これらの結果から病変細胞中に特定タンパク質が存在するか否かを判定することができる。なお、特定タンパク質と限定分解した際に生成するペプチド種については上記と同様、各種データベースを利用することができる。   The results when digestive enzymes are added to all the cells shown in FIG. 9 are shown in FIGS. Analysis FIG. 12 is a conceptual diagram of a two-dimensional distribution image of a degrading peptide and other secondary ions, and FIG. 13 is an overlay of the optical microscope image of the specimen and the two-dimensional distribution of secondary ions of FIG. Show. 12 and 13, (a) shows a two-dimensional distribution of a peptide (secondary ion) in which a specific protein (for example, a malignant protein showing metastasis or recurrence in cancer cells) is limitedly digested by digestive enzymes. Show. (B) shows a two-dimensional distribution of peptides (secondary ions) that are not present in the diseased cells, and (c) shows a two-dimensional distribution of irrelevant secondary ions. From these results, it can be determined whether or not the specific protein is present in the lesion cell. In addition, about the peptide seed | species produced | generated when carrying out limited decomposition | disassembly with a specific protein, various databases can be utilized like the above.

次に、第二の態様の情報取得装置を使用し、図4に示す工程に従って検体を処理し、分析する具体的な手順を、図14〜図17を用いて説明する。   Next, a specific procedure for processing and analyzing a sample according to the steps shown in FIG. 4 using the information acquisition apparatus of the second aspect will be described with reference to FIGS.

検体の基板への配置から、インクジェット法による消化酵素の付与、定温、定湿度下での保持、(インクジェット法によるイオン化促進物質の付与)までの工程は、上記の第一の情報取得装置を使用する工程と同じである。   The steps from the placement of the specimen on the substrate to the application of the digestive enzyme by the inkjet method, the holding at a constant temperature and constant humidity, and the (application of the ionization promoting substance by the inkjet method) use the first information acquisition device described above. It is the same as the process to do.

その後、図6に示す転写機構を用い、消化酵素で分解したペプチドを測定用の基材に転写する。測定用の基材としては金や銀などの金属基板の他、該ペプチドの転写効率を高めるための化学処理の施された金属またはガラス基板などを使用することができる。   Thereafter, using the transcription mechanism shown in FIG. 6, the peptide decomposed by the digestive enzyme is transferred to the substrate for measurement. As a base material for measurement, a metal substrate such as gold or silver, a metal or glass substrate subjected to chemical treatment for improving the transfer efficiency of the peptide, or the like can be used.

続いてこの測定用の基材上に転写したペプチドを飛行時間型二次イオン質量分析法により分析する。得られた結果の概念図を図14〜図17に示す。上記のように、測定用の基材への転写を行っているため、図14〜図17の像は図7に示す当初の像と比較すると線対称となっている。しかしながら、図14と図15は、転写をしない場合に得られる図10と図11に、図16と図17は、転写をしない場合に得られる図12と図13に、それぞれ対応する像が得られる。これらの結果から、第一の態様の情報取得装置を使用する場合と同様、病変細胞中に特定タンパク質が存在するか否かを判定することができる。当該ペプチドがタンパク質等に比較して基材に転写されやすい部分構造を持つ場合(例えば、タンパク質分子内に多くのSH基を持つなど)は転写する方が、バックグランドを低下させて高感度な分析結果が期待できる。また、飛行時間型二次イオン質量分析では、金などの基板自体に二次イオン化効率を高める効果があるため、一定以上の転写効率が望める場合は第二の態様の情報取得装置を使用し、飛行時間型二次イオン質量分析を行うことが好ましい。   Subsequently, the peptide transferred onto the measurement substrate is analyzed by time-of-flight secondary ion mass spectrometry. The conceptual diagram of the obtained result is shown in FIGS. As described above, since the transfer to the substrate for measurement is performed, the images in FIGS. 14 to 17 are axisymmetric with respect to the original image shown in FIG. However, FIGS. 14 and 15 show images corresponding to FIGS. 10 and 11 obtained without transfer, and FIGS. 16 and 17 show images corresponding to FIGS. 12 and 13 obtained without transfer, respectively. It is done. From these results, it is possible to determine whether or not a specific protein is present in a diseased cell, as in the case of using the information acquisition device of the first aspect. When the peptide has a partial structure that is more easily transferred to a substrate than a protein or the like (for example, having many SH groups in a protein molecule), the transfer is more sensitive because the background is lowered. The analysis result can be expected. In addition, in time-of-flight secondary ion mass spectrometry, the substrate itself such as gold has an effect of increasing the secondary ionization efficiency, so when the transfer efficiency of a certain level or more can be expected, the information acquisition device of the second aspect is used. It is preferable to perform time-of-flight secondary ion mass spectrometry.

以上、本発明を二つの形態に分けて説明した。これらの形態で説明した内容は常識的な範囲で、他の形態でも適宜採用することができ、説明したそれぞれの形態に限定されるものではない。   The present invention has been described in two forms. The contents described in these forms are in a common sense range, and can be appropriately adopted in other forms, and are not limited to the respective forms described.

病変組織片中の対象物であるタンパク質の情報取得のための検体の前処理工程の一例を示す工程図である。It is process drawing which shows an example of the pre-process of the sample for the information acquisition of the protein which is the target object in a lesion tissue piece. 病変組織片中の対象物であるタンパク質の情報取得のための検体の前処理工程の一例を示す工程図である。It is process drawing which shows an example of the pre-process of the sample for the information acquisition of the protein which is the target object in a lesion tissue piece. 病変組織片中の特定の細胞に含まれるタンパク質を、位置情報を保持して検出するために、検体を前処理する手順の一例を示す工程図である。FIG. 6 is a process diagram showing an example of a procedure for pre-processing a specimen in order to detect a protein contained in a specific cell in a lesion tissue piece while retaining position information. 病変組織片中の特定の細胞に含まれるタンパク質を、位置情報を保持して検出するために、検体を前処理する手順の一例を示す工程図である。FIG. 6 is a process diagram showing an example of a procedure for pre-processing a specimen in order to detect a protein contained in a specific cell in a lesion tissue piece while retaining position information. 検体中の対象物を検出するために、検体を前処理する第一の態様にかかる前処理装置の模式図である。It is a mimetic diagram of the pretreatment device concerning the 1st mode which pretreats a sample in order to detect a subject in a sample. 検体中の対象物を検出するために、検体を前処理する第二の態様にかかる前処理装置の模式図である。It is a schematic diagram of the pre-processing apparatus concerning the 2nd aspect which pre-processes a sample in order to detect the target object in a sample. 検体として病変組織を用いた場合の模式図で、(a)は平面図、(b)は斜視図である。It is a schematic diagram at the time of using a diseased tissue as a sample, (a) is a top view, (b) is a perspective view. 病変細胞のみを対象に、消化酵素を含む液滴を付与する場合の中心座標の模式図である。It is a schematic diagram of central coordinates when a droplet containing a digestive enzyme is applied only to a lesion cell. すべての細胞を対象に、消化酵素を含む液滴を付与する場合の中心座標の模式図である。It is a schematic diagram of the center coordinates when a droplet containing a digestive enzyme is applied to all cells. 病変細胞のみを対象に消化酵素を含む液滴を付与し、その後その表面を飛行時間型二次イオン質量分析法により分析した際の、分解ペプチドおよびその他の二次イオンの二次元分布像を示す概念図である。Shows two-dimensional distribution images of degraded peptides and other secondary ions when droplets containing digestive enzymes are applied only to lesion cells and then the surface is analyzed by time-of-flight secondary ion mass spectrometry It is a conceptual diagram. 検体の光学顕微鏡像と図10の二次イオンの二次元分布像を重ね合わせたものである。The optical microscope image of the specimen is superimposed on the two-dimensional distribution image of the secondary ions in FIG. すべての細胞を対象に消化酵素を含む液滴を付与し、その後その表面を飛行時間型二次イオン質量分析法により分析した際の、分解ペプチドおよびその他の二次イオンの二次元分布像を示す概念図である。Shows two-dimensional distribution images of degraded peptides and other secondary ions when all cells are subjected to droplets containing digestive enzymes and then the surface is analyzed by time-of-flight secondary ion mass spectrometry It is a conceptual diagram. 検体の光学顕微鏡像と図12の二次イオンの二次元分布像を重ね合わせたものである。FIG. 13 is an image obtained by superimposing an optical microscope image of a specimen and a two-dimensional distribution image of secondary ions in FIG. 12. 病変細胞のみを対象に消化酵素を含む液滴を付与し、その後その表面の分解ペプチドを別の基材表面に転写し、次いで該基材表面を飛行時間型二次イオン質量分析法により分析した際の、分解ペプチドおよびその他の二次イオンの二次元分布像を示す概念図である。A droplet containing a digestive enzyme was applied to only a lesion cell, and then the degradation peptide on the surface was transferred to another substrate surface, and then the substrate surface was analyzed by time-of-flight secondary ion mass spectrometry It is a conceptual diagram which shows the two-dimensional distribution image of the decomposition | disassembly peptide and other secondary ion at the time. 検体の光学顕微鏡像と図14の二次イオンの二次元分布像を重ね合わせたものである。FIG. 15 is an image obtained by superimposing an optical microscope image of a specimen and a two-dimensional distribution image of secondary ions in FIG. 14. すべての細胞を対象に消化酵素を含む液滴を付与し、その後その表面の分解ペプチドを別の基材表面に転写し、次いで該基材表面を飛行時間型二次イオン質量分析法により分析した際の、分解ペプチドおよびその他の二次イオンの二次元分布像を示す概念図である。All cells were subjected to droplets containing digestive enzymes, and then the surface degradation peptide was transferred to another substrate surface, which was then analyzed by time-of-flight secondary ion mass spectrometry. It is a conceptual diagram which shows the two-dimensional distribution image of the decomposition | disassembly peptide and other secondary ion at the time. 検体の光学顕微鏡像と図16の二次イオンの二次元分布像を重ね合わせたものである。FIG. 17 is an image obtained by superimposing an optical microscope image of a specimen and a two-dimensional distribution image of secondary ions in FIG. 16.

符号の説明Explanation of symbols

1 前処理装置の容器
2 温度制御機構
3 湿度制御機構
4 検体
5 検体を保持する基板
6 固定するステージ
7 光学的観察手段
8 ステージを移動させるための機構
9 ステージの位置を制御する機構
10 光学的に観察した像を記録する機構
11 消化酵素(及びイオン化促進物質)を含む液滴を付与する場所を決定する機構
12 インターフェイス
13 インクジェットヘッド
14 インクジェットヘッドを移動させるための機構
15 インクジェットヘッドから液滴を吐出させるための制御機構
16 基材を固定し移動させる機構
17 基材
18 基材の制御機構
31 病変細胞
32 正常細胞
33 病変細胞の中心点
34 正常細胞32
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Container of pre-processing apparatus 2 Temperature control mechanism 3 Humidity control mechanism 4 Specimen 5 Substrate holding the specimen 6 Fixed stage 7 Optical observation means 8 Mechanism for moving the stage 9 Mechanism 10 for controlling the position of the stage Optical The mechanism 11 for recording the observed image 11 The mechanism 12 for determining the location to which the droplet containing the digestive enzyme (and ionization promoting substance) is applied 12 The interface 13 The inkjet head 14 The mechanism 15 for moving the inkjet head The droplet from the inkjet head Control mechanism 16 for discharging mechanism 17 mechanism for fixing and moving base material 18 base material 18 base material control mechanism 31 lesion cell 32 normal cell 33 center point 34 of lesion cell normal cell 32

Claims (21)

検体中の対象物を構成する構成物の質量を測定し、該質量から前記対象物に関する情報を取得する情報取得方法であって、
検体としての生体組織切片を用意する工程、
該検体を光学的に観察し、検体中の対象物に関する情報を得る部位を決定する工程、
インクジェット法を用いて消化酵素を含む液滴を、前記部位に付与して、該部位を消化酵素分解する工程、
前記消化酵素分解により得られた該部位の構成物の質量を、質量分析計を用いて測定する工程、及び
前記構成物の質量から、前記対象物に関する情報を得る工程、
を有することを特徴とする情報取得方法。
An information acquisition method for measuring a mass of a constituent constituting an object in a specimen and acquiring information on the object from the mass,
Preparing a biological tissue section as a specimen,
Optically observing the specimen and determining a site for obtaining information about the object in the specimen;
A step of applying a droplet containing a digestive enzyme to the site using an inkjet method, and digesting the site with a digestive enzyme;
A step of measuring the mass of the constituent of the site obtained by digestive enzymatic degradation using a mass spectrometer, and a step of obtaining information on the object from the mass of the constituent;
An information acquisition method characterized by comprising:
前記検体が病変組織の切片である請求項1に記載の情報取得方法。   2. The information acquisition method according to claim 1, wherein the specimen is a section of a diseased tissue. 前記対象物に関する情報を得る部位が、病変組織切片内の特定の細胞である請求項1に記載の情報取得方法。   2. The information acquisition method according to claim 1, wherein the site for obtaining information on the object is a specific cell in a diseased tissue section. 前記インクジェット法による消化酵素の付与が、インクジェット法を用いて消化酵素を含む液滴を、病変組織切片内の特定の細胞に付与する工程である請求項1から3のいずれかに記載の情報取得方法。   The information acquisition according to any one of claims 1 to 3, wherein the application of the digestive enzyme by the inkjet method is a step of applying a droplet containing the digestive enzyme to a specific cell in a lesion tissue section using the inkjet method. Method. 前記インクジェット法による消化酵素の付与が、温度と湿度が制御された空間内で行われ、かつ、液滴の量が10alから1plの範囲内にある請求項1から3のいずれかに記載の情報取得方法。   The information according to any one of claims 1 to 3, wherein the application of the digestive enzyme by the inkjet method is performed in a space in which temperature and humidity are controlled, and the amount of droplets is in the range of 10al to 1pl. Acquisition method. 前記湿度が少なくとも80%である請求項7に記載の情報取得方法。   The information acquisition method according to claim 7, wherein the humidity is at least 80%. 前記対象物に関する情報を得る部位の決定及び位置特定が、光学顕微鏡観察で得られる観察視野像中で該部位を決定することにより行われ、さらに該観察視野像をxy座標上に置き、該部位をxy座標上の点として該部位を位置特定して記録する請求項1から6のいずれかに記載の情報取得方法。   Determination and position specification of a part for obtaining information on the object is performed by determining the part in an observation field image obtained by optical microscope observation, and the observation field image is placed on xy coordinates, The information acquisition method according to claim 1, wherein the position is specified and recorded as a point on the xy coordinates. 前記対象物に関する情報を得る部位の決定が、光学顕微鏡観察で得られたデジタル画像に基づいて、該部位を自動的に決定することにより行われ、更に、該部位をxy座標上の点として位置特定して記録する請求項1から6のいずれかに記載の情報取得方法。   The part for obtaining information on the object is determined by automatically determining the part based on a digital image obtained by optical microscope observation, and further, the part is positioned as a point on the xy coordinates. The information acquisition method according to claim 1, wherein the information acquisition method is specified and recorded. 前記対象物に関する情報を得る部位が、病変組織切片内の特定の細胞であって、かつ、前記xy座標上の点が該細胞の中心点である請求項7または8に記載の情報取得方法。   The information acquisition method according to claim 7 or 8, wherein a part for obtaining information on the object is a specific cell in a lesion tissue section, and the point on the xy coordinates is a center point of the cell. 前記インクジェット法による消化酵素の付与が、前記記録されたxy座標上の点に基づいて行われる請求項7〜9のいずれかに記載の情報取得方法。   The information acquisition method according to any one of claims 7 to 9, wherein the application of the digestive enzyme by the inkjet method is performed based on the recorded points on the xy coordinates. 前記構成物の質量の質量分析計による測定が、前記消化酵素分解処理により得られた構成物を、溶媒を用いて抽出し、該抽出液中の構成物の質量を、質量分析計を用いて測定することにより行われる請求項1から10のいずれかに記載の情報取得方法。   The measurement of the mass of the constituent by a mass spectrometer is performed by extracting the constituent obtained by the digestive enzyme decomposition treatment using a solvent, and the mass of the constituent in the extract using a mass spectrometer. The information acquisition method according to claim 1, wherein the information acquisition method is performed by measurement. 前記構成物の質量の質量分析計による測定が、前記消化酵素分解処理により得られた構成物の質量を、質量分析計を用いて測定する工程が、消化酵素により分解された構成物を直接、飛行時間型二次イオン質量分析法により質量/電荷比ごとの二次元分布像として測定することにより行われる請求項1から10のいずれかに記載の情報取得方法。   The step of measuring the mass of the composition using a mass spectrometer is the step of measuring the mass of the composition obtained by the digestive enzyme decomposition treatment using a mass spectrometer. The information acquisition method according to claim 1, wherein the information acquisition method is performed by measuring as a two-dimensional distribution image for each mass / charge ratio by time-of-flight secondary ion mass spectrometry. 前記構成物の質量の質量分析計による測定が、前記消化酵素分解処理により得られた構成物を、測定用基材表面へ移動させ、該測定用基材表面上に移動した構成物を、質量分析計を用いて測定することにより行われる請求項1から12のいずれかに記載の情報取得方法。   Measurement of the mass of the constituent by a mass spectrometer moves the constituent obtained by the digestive enzyme decomposition treatment to the surface of the measuring substrate, and moves the constituent moved on the surface of the measuring base to the mass. The information acquisition method according to claim 1, wherein the information acquisition method is performed by measuring using an analyzer. 前記対象物がタンパク質である請求項1から13に記載の情報取得方法。   The information acquisition method according to claim 1, wherein the object is a protein. 前記タンパク質の消化酵素分解により得られた構成物の質量数が500〜20000の範囲にある請求項14に記載の情報取得方法。   The information acquisition method according to claim 14, wherein a mass number of a constituent obtained by digestive enzymatic degradation of the protein is in the range of 500 to 20,000. 検体中における対象物の有無を検出する方法であって、請求項1〜3及び11〜13のいずれかに記載の情報取得方法により対象物の存在の有無に関する情報を取得することで、前記検体中における前記対象物の有無を検出することを特徴とする検出方法。   A method for detecting the presence or absence of an object in a sample, wherein the sample is obtained by acquiring information on the presence or absence of the object by the information acquisition method according to any one of claims 1 to 3 and 11 to 13. A detection method characterized by detecting the presence or absence of the object inside. 検体中の対象物を構成する構成物の質量を測定し、該質量から前記対象物に関する情報を取得するための前処理装置であって、
検体を載せた基板を固定するためのステージ、
前記ステージの位置を制御するためのステージ位置制御手段、
検体を光学的に観察する観察手段、
前記光学的に観察した検体像中で決定された対象物に関する情報を得る部位に、インクジェット法を用いて消化酵素を含む液滴を付与する手段、及び
前記ステージを配置した領域の温度及び湿度を制御するための温度湿度制御手段
を有することを特徴とする前処理装置。
A pretreatment device for measuring a mass of a constituent constituting an object in a specimen and acquiring information on the object from the mass,
A stage for fixing the substrate on which the specimen is placed,
Stage position control means for controlling the position of the stage;
Observation means for optically observing the specimen,
Means for applying a droplet containing a digestive enzyme to the site for obtaining information about the object determined in the optically observed specimen image, and the temperature and humidity of the region where the stage is arranged A pretreatment apparatus having temperature and humidity control means for controlling.
前記ステージに固定された基板上での前記対象物の一部の前記消化酵素での分解によって得られた構成物を、測定用基板へ移動させるための移動手段を更に有する請求項17に記載の前処理装置。   18. The moving device according to claim 17, further comprising a moving unit configured to move a component obtained by decomposing a part of the target object on the substrate fixed to the stage with the digestive enzyme to a measurement substrate. Pre-processing device. 検体の対象物を構成する構成物の質量を測定し、該質量から前記対象物に関する情報を取得するための情報取得装置であって、
検体中の対象物を構成する構成物を得るための請求項17または18に記載の前処理装置と、
前記構成物の質量を分析する質量分析装置と、
を有することを特徴とする情報取得装置。
An information acquisition device for measuring a mass of a constituent constituting an object of a specimen and acquiring information on the object from the mass,
The pretreatment device according to claim 17 or 18 for obtaining a constituent constituting an object in a specimen,
A mass spectrometer for analyzing the mass of the component;
An information acquisition apparatus comprising:
前記質量分析装置が、飛行時間型二次イオン質量分析装置である請求項19に記載の情報取得装置。   The information acquisition apparatus according to claim 19, wherein the mass spectrometer is a time-of-flight secondary ion mass spectrometer. 検体を光学的に観察する工程、
前記の光学的に観察した像を基に、対象物に関する情報を得る部位を決定する工程、
前記部位に、インクジェット法を用いて消化酵素を含む液滴を付与する工程、
前記の消化酵素により分解された構成物を飛行時間型二次イオン質量分析により分析する工程、を自動的に行うための制御系を更に有する請求項20に記載の情報取得装置。
Optically observing the specimen,
Determining a site for obtaining information on the object based on the optically observed image;
A step of applying a droplet containing a digestive enzyme to the site using an inkjet method;
21. The information acquisition apparatus according to claim 20, further comprising a control system for automatically performing the step of analyzing the constituent decomposed by the digestive enzyme by time-of-flight secondary ion mass spectrometry.
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