JP7290164B2 - Method for measuring reduced glutathione distribution on living tissue and method for acquiring diagnostic data - Google Patents

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Description

本発明は、質量分析イメージング(MSI)を用いて生体組織上の還元型グルタチオン(GSH)の分布を測定する方法に関する。 The present invention relates to a method for measuring the distribution of reduced glutathione (GSH) on living tissue using mass spectrometry imaging (MSI).

GSHは酸化ストレスマーカーであり、その定量により様々な疾患の評価が試みられている重要な物質である。その評価方法の1つとして、組織切片上でのGSHの定量的可視化、特にMSIを用いた技術開発が熱望されているが、前処理中にGSHが酸化し、正しく評価できないという課題があった。 GSH is an oxidative stress marker, and is an important substance whose quantitative evaluation is being attempted to evaluate various diseases. As one of the evaluation methods, quantitative visualization of GSH on tissue sections, especially technology development using MSI, has been eagerly awaited. .

Aesif et al., Protocols for the Detection of S-Glutathionylated and S-Nitrosylated Proteins In Situ Methods in Enzymology, Volume 474Aesif et al., Protocols for the Detection of S-Glutathionylated and S-Nitrosylated Proteins In Situ Methods in Enzymology, Volume 474 Baez et al., Mass spectrometry in studies of protein thiol chemistry and signaling: Opportunities and caveats FreeRadicalBiologyandMedicine80(2015)191-211Baez et al., Mass spectrometry in studies of protein thiol chemistry and signaling: Opportunities and caveats FreeRadicalBiologyandMedicine80(2015)191-211 Nazari et al., Quantitative mass spectrometry imaging of glutathione in healthy and cancerous hen ovarian tissue sections by infrared matrix-assisted laser desorption electrospray ionization (IR-MALDESI) Analyst, 2018, 143, 654Nazari et al., Quantitative mass spectrometry imaging of glutathione in healthy and cancerous hen ovarian tissue sections by infrared matrix-assisted laser desorption electrospray ionization (IR-MALDESI) Analyst, 2018, 143, 654

本発明は、MSIを用いて、試料上のGSH分布を精度良く測定する方法を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a method for accurately measuring the GSH distribution on a sample using MSI.

かかる状況の下、本発明者らは、鋭意検討した結果、試料に分布するGSHを多段階MSIで検出する際に、試料にSH基酸化保護剤を噴霧する工程と、
SH基酸化保護剤を噴霧した試料にマトリックス剤を塗布する工程とを行った後に当該マトリックス剤塗布試料を多段階MSIに供することにより、上記課題を解決できることを見出した。また、本発明は、本発明者らの上記新規の知見に基づくものである。本発明者らは、当該知見に基づき、GSHを誘導体化するためのSH基酸化保護剤、イオン化を支援するためのマトリックス剤等、種々検討し、本発明を完成させた。従って、本発明は、以下の項を提供する:
項1.(1)試料にSH基酸化保護剤を噴霧する工程、
(2)SH基酸化保護剤を噴霧した試料にマトリックス剤を塗布する工程、及び
(3)マトリックス剤を塗布した試料を多段階質量分析イメージングに供する工程を含む、質量分析イメージングにより生体組織上の還元型グルタチオン分布を測定する方法。
Under such circumstances, the present inventors have made intensive studies, and as a result, when detecting GSH distributed in a sample by multi-step MSI, a step of spraying an SH group oxidation protective agent on the sample,
The present inventors have found that the above problems can be solved by subjecting the matrix agent-coated sample to multistage MSI after carrying out the step of applying the matrix agent to the sample sprayed with the SH group oxidation protective agent. In addition, the present invention is based on the above-mentioned novel findings of the present inventors. Based on this finding, the present inventors conducted various studies on an SH group oxidation protective agent for derivatizing GSH, a matrix agent for assisting ionization, and the like, and completed the present invention. Accordingly, the present invention provides the following terms:
Section 1. (1) a step of spraying an SH-group oxidation protective agent onto a sample;
(2) applying a matrix agent to a sample sprayed with an SH-group oxidation protective agent; A method for measuring reduced glutathione distribution.

項2.多段階質量分析イメージングがポジティブモードである、項1に記載の方法。 Section 2. 3. The method of paragraph 1, wherein the multi-step mass spectrometry imaging is in positive mode.

項3.マトリックス剤がα-シアノ-4-ヒドロキシケイ皮酸を含む、項2に記載の方法。 Item 3. Item 3. The method of Item 2, wherein the matrix agent comprises α-cyano-4-hydroxycinnamic acid.

項4.多段階質量分析イメージングがネガティブモードである、項1に記載の方法。 Section 4. 3. The method of paragraph 1, wherein the multi-step mass spectrometry imaging is in negative mode.

項5.マトリックス剤が2,5-ジヒトロキシ安息香酸及び1,5-ジアミノナフタレンからなる群より選択される少なくとも1種を含む、項4に記載の方法。 Item 5. Item 5. The method according to Item 4, wherein the matrix agent contains at least one selected from the group consisting of 2,5-dihydroxybenzoic acid and 1,5-diaminonaphthalene.

項6.SH基酸化保護剤がN-置換マレイミド誘導体、ピリジン誘導体及び2-ニトロ安息香酸誘導体からなる群より選択される少なくとも1種を含む、項1~5のいずれか一項に記載の方法。 Item 6. Item 6. The method according to any one of Items 1 to 5, wherein the SH group oxidation protective agent contains at least one selected from the group consisting of N-substituted maleimide derivatives, pyridine derivatives and 2-nitrobenzoic acid derivatives.

項7.SH基酸化保護剤及びマトリックス剤を備える、多段階質量分析イメージングにより生体組織上での還元型グルタチオン分布を測定するためのキット。 Item 7. A kit for measuring reduced glutathione distribution on living tissue by multi-step mass spectrometry imaging, comprising an SH group antioxidant and a matrix agent.

項8.マトリックス剤がα-シアノ-4-ヒドロキシケイ皮酸を含む、ポジティブモードの多段階質量分析イメージングを用いるための項7に記載のキット。 Item 8. 8. The kit of paragraph 7 for using positive mode multi-step mass spectrometry imaging, wherein the matrix agent comprises α-cyano-4-hydroxycinnamic acid.

項9.マトリックス剤が2,5-ジヒトロキシ安息香酸及び1,5-ジアミノナフタレンからなる群より選択される少なくとも1種を含む、ネガティブモードの多段階質量分析イメージングを用いるための項7に記載のキット。 Item 9. Item 8. The kit according to item 7 for using negative mode multi-step mass spectrometry imaging, wherein the matrix agent contains at least one selected from the group consisting of 2,5-dihydroxybenzoic acid and 1,5-diaminonaphthalene.

項10.SH基酸化保護剤がN-置換マレイミド誘導体、ピリジン誘導体、2-ニトロ安息香酸誘導体からなる群より選択される少なくとも1種を含む、項7~9のいずれか一項に記載のキット。 Item 10. Item 9. The kit according to any one of Items 7 to 9, wherein the SH group oxidation protective agent contains at least one selected from the group consisting of N-substituted maleimide derivatives, pyridine derivatives, and 2-nitrobenzoic acid derivatives.

これに対し、非特許文献1には、組織切片上でのS-グルタチオニル化システイン残基の検出方法において、非修飾システイン残基をN-エチルマレイミド(NEM)を利用してブロックする際に当該組織切片をNEM溶液に浸漬することが記載されているに止まり、GSHの検出方法についても、マススペクトロメトリ(MS)を用いて目的物質を測定する方法についても記載されていない。また、非特許文献2には、NEMでチオール基が修飾されたタンパク質等をMSに供することが記載されているに止まり、MSIを用いて目的物質の分布を測定する方法について記載されていない。また、非特許文献2にはGSHをMSに供することについて記載されていない。そして、非特許文献3には、ネガティブモードのMSIによりGSHを評価することが記載されているに止まり、組織上で誘導体化したGSHの分布をMSIを用いて測定する方法ついて記載されていない。 In contrast, Non-Patent Document 1 describes a method for detecting S-glutathionylated cysteine residues on tissue sections, in which unmodified cysteine residues are blocked using N-ethylmaleimide (NEM). It merely describes immersing a tissue section in a NEM solution, and neither a method for detecting GSH nor a method for measuring a target substance using mass spectrometry (MS) is described. In addition, Non-Patent Document 2 only describes subjecting a protein or the like whose thiol group is modified with NEM to MS, and does not describe a method for measuring the distribution of a target substance using MSI. In addition, Non-Patent Document 2 does not describe the application of GSH to MS. Then, Non-Patent Document 3 only describes evaluation of GSH by negative mode MSI, and does not describe a method for measuring the distribution of GSH derivatized on tissues using MSI.

本発明によれば、MSIを用いて、試料上のGSH分布を精度良く測定する方法を提供することができる。また、従来は多段階MSIではなく、GSHそのものの検出を試みる例がほとんどであった。かかる状況の下、本発明者らは、上記工程を含む方法においてGSHのSH基を組織上で誘導体化した後に更に試料にマトリックス剤を塗布し、その後に当該マトリックス剤塗布試料を多段階MSIに供することにより、イオン化の際のGSHの酸化を抑えつつ精度よくGSH分布を測定できることを見出した。従って、本発明のかかる効果は、従来技術から予想し得ないものである。 According to the present invention, it is possible to provide a method for accurately measuring the GSH distribution on a sample using MSI. In addition, conventionally, most of the cases tried to detect GSH itself instead of multi-stage MSI. Under such circumstances, the present inventors applied a matrix agent to the sample after derivatizing the SH group of GSH on the tissue in a method including the above steps, and then subjected the matrix agent-applied sample to multistep MSI. It was found that the GSH distribution can be measured with high accuracy while suppressing the oxidation of GSH during ionization. Therefore, such an effect of the present invention cannot be expected from the prior art.

本発明の典型的な実施形態の概略を示す。1 shows a schematic of an exemplary embodiment of the invention; GSHとNEMとの反応式、ならびにGSH及びNEM誘導体化GSHについてフラグメント化前後のm/zを示す。Reaction schemes of GSH and NEM, and m/z before and after fragmentation for GSH and NEM-derivatized GSH are shown. 実施例1の結果を示す。The results of Example 1 are shown. 実施例2の結果を示す。The results of Example 2 are shown.

1.GSH分布の測定方法
一実施形態において、本発明は、(1)試料にSH基酸化保護剤を噴霧する工程、
(2)SH基酸化保護剤を噴霧した試料にマトリックス剤を塗布する工程、及び
(3)マトリックス剤を塗布した試料を多段階MSIに供する工程を含む、MSIにより生体組織上のGSH分布を測定する方法を提供する。本発明の典型的な実施形態の概略を図1に示す。
1. In one embodiment of the method for measuring GSH distribution , the present invention comprises the steps of: (1) spraying a sample with an SH-group oxidation protective agent;
(2) Applying a matrix agent to a sample sprayed with an SH group antioxidant, and (3) Subjecting the sample to which the matrix agent is applied to multi-step MSI. provide a way to A schematic of an exemplary embodiment of the invention is shown in FIG.

1.1.SH基酸化保護剤を噴霧する工程
本発明の方法においては、まず、試料にSH基酸化保護剤を噴霧する工程を行う(図1、(1))。
1.1. Step of Spraying SH Group Antioxidant In the method of the present invention, first, the sample is sprayed with an SH group antioxidant ((1) in FIG. 1).

測定対象の試料としては、GSHを含むものであれば特に限定されず、例えば、動物又は植物の生体組織切片、加工食品、岩石、工業製品等が挙げられる。試料として生体組織切片を用いる場合、当該生体組織切片を採取する動物は限定されないが、例えば、ヒト、サル、マウス、ラット、ウサギ、ネコ、イヌ、ブタ、ウシ、ウマ、ヒツジ、ハムスター、モルモット、ヤギ等の哺乳動物;線虫、ショウジョウバエ、ゼブラフィッシュ等の非哺乳類動物;シロイヌナズナ、アブラナ、米、小麦等の植物等が挙げられる。加工食品としては、例えば、パン、魚肉練り製品、食肉加工品等が挙げられる。工業製品としては、例えば、電子基板等が挙げられる。本発明において好ましくは、試料は生体組織切片であり、より好ましくはマウス、ラット又はヒトの生体組織切片であり、さらに好ましくはヒトの生体組織切片である。試料として生体組織切片を用いる場合、当該生体組織切片を採取する組織も特に限定されないが、例えば、肺、大腸(直腸、結腸)、小腸、胃、肝臓、膵臓、胆嚢、胆管、喉頭、皮膚、子宮、脳、腎臓、前立腺、卵巣、脾臓、リンパ節、甲状腺、心臓、骨格筋、腸、食道、副腎、精巣、脂肪組織、眼球、脊髄、内耳、胸腺、血管、毛髪、骨、胎児、全身等が挙げられる。 The sample to be measured is not particularly limited as long as it contains GSH, and examples thereof include biological tissue sections of animals or plants, processed foods, rocks, industrial products, and the like. When a biological tissue section is used as a sample, the animal from which the biological tissue section is collected is not limited. Examples include humans, monkeys, mice, rats, rabbits, cats, dogs, pigs, cows, horses, sheep, hamsters, guinea pigs, mammals such as goats; non-mammalian animals such as nematodes, fruit flies and zebrafish; and plants such as Arabidopsis thaliana, rapeseed, rice and wheat. Processed foods include, for example, bread, fish paste products, and processed meat products. Industrial products include, for example, electronic substrates. In the present invention, the sample is preferably a biological tissue section, more preferably a mouse, rat or human biological tissue section, and still more preferably a human biological tissue section. When a biological tissue section is used as a sample, the tissue from which the biological tissue section is collected is not particularly limited. Uterus, brain, kidney, prostate, ovary, spleen, lymph node, thyroid, heart, skeletal muscle, intestine, esophagus, adrenal gland, testis, adipose tissue, eyeball, spinal cord, inner ear, thymus, blood vessel, hair, bone, fetus, whole body etc.

本発明の方法に供する試料の調製方法は特に限定されないが、例えば、試料として生体組織切片を用いる場合、生体組織を冷凍し、これをクリオスタット等を用いて平板状の凍結切片とし、得られた凍結切片を乾燥させること等により調製することができる。試料の厚みは特に限定されないが、例えば、例えば、1~500μm、好ましくは4~100μmの範囲で設定できる。また、試料の形状の形状としては、平板状が好ましいが、特に限定されず、例えば、略円形、多角形(三角形、四角形、五角形、六角形等)等の平板が挙げられる。試料が平板状の場合、平面部分の面積も特に限定されないが、例えば、5μm x 5μm ~ 26mm x 76mmの範囲で設定できる。 The method of preparing the sample to be subjected to the method of the present invention is not particularly limited. It can be prepared by drying frozen sections. Although the thickness of the sample is not particularly limited, it can be set, for example, in the range of 1 to 500 μm, preferably 4 to 100 μm. The shape of the sample is preferably a flat plate, but is not particularly limited. When the sample is flat, the area of the flat portion is not particularly limited, but can be set within the range of 5 μm×5 μm to 26 mm×76 mm, for example.

SH基酸化保護剤としては、GSHが有するSHに結合して、これを保護し得るものであれば特に限定されないが、例えば、N-置換マレイミド誘導体、ピリジン誘導体、2-ニトロ安息香酸誘導体が挙げられる。N-置換マレイミド誘導体としては、例えば、N-エチルマレイミド(NEM)、N-メチルマレイミド(NMM)、N-プロピルマレイミド(NPM)、N-ベンジルマレイミド(NBM)等が挙げられ、NEM等が好ましい。ピリジン誘導体としては、2-ビニルピリジン(2-VP)、ジチオジピリジン(PDS)等が挙げられる。2-ニトロ安息香酸誘導体としては、5,5’-ジチオビス(2-ニトロ安息香酸)(DTNB)等が挙げられる。これらのSH基酸化保護剤のうち、N-置換マレイミド誘導体、特に、NEMが好ましい。これらのSH基酸化保護剤は、1種単独で又は2種以上を組み合せて使用することができる。本発明の好ましい実施形態において、これらのSH基酸化保護剤は、例えば、溶媒に溶解した溶液として噴霧することができる。かかる実施形態において、溶媒は、SH基酸化保護剤がGSHを保護する反応を妨げないものであれば特に限定されず、使用するSH基酸化保護剤に応じて適宜選択すればよいが、例えば、水、エタノール、メタノール、2-プロパノール、アセトニトリル等が挙げられる。これらのSH基酸化保護剤は、1種単独で又は2種以上を組み合せて使用することができる。かかる実施形態において、溶液中のSH基酸化保護剤のモル濃度は特に限定されないが、例えば、0.1~100mM、好ましくは10~500mMの範囲で設定できる。 The SH group oxidation protective agent is not particularly limited as long as it can bind to SH of GSH and protect it. Examples include N-substituted maleimide derivatives, pyridine derivatives, and 2-nitrobenzoic acid derivatives. be done. N-substituted maleimide derivatives include, for example, N-ethylmaleimide (NEM), N-methylmaleimide (NMM), N-propylmaleimide (NPM), N-benzylmaleimide (NBM) and the like, preferably NEM and the like. . Pyridine derivatives include 2-vinylpyridine (2-VP), dithiodipyridine (PDS) and the like. 2-nitrobenzoic acid derivatives include 5,5'-dithiobis(2-nitrobenzoic acid) (DTNB) and the like. Among these SH group oxidation protective agents, N-substituted maleimide derivatives, particularly NEM, are preferred. These SH group oxidation protective agents can be used singly or in combination of two or more. In preferred embodiments of the invention, these SH-group oxidation protectants can be sprayed, for example, as a solution in a solvent. In such an embodiment, the solvent is not particularly limited as long as it does not interfere with the reaction for protecting GSH by the SH group oxidation protective agent, and may be appropriately selected according to the SH group oxidation protective agent to be used. water, ethanol, methanol, 2-propanol, acetonitrile and the like. These SH group oxidation protective agents can be used singly or in combination of two or more. In such an embodiment, the molar concentration of the SH group oxidation protective agent in the solution is not particularly limited, but can be set, for example, in the range of 0.1-100 mM, preferably 10-500 mM.

噴霧方法も特に限定されないが、例えば、試料をスライドグラス上に配置し、当該試料に対して、SH基酸化保護剤を適宜含有する溶液をエアブラシ等で噴霧することができる。SH基酸化保護剤の噴霧量は、試料にGSHが存在した場合に、当該GSHが有するSHが保護され得る量であれば、特に限定されないが、例えば、8×10-4cm(例えば、1.0cm×1.0cm×8.0μm)の試料あたり、SH基酸化保護剤を1マイクロ~100マイクロモル、好ましくは1マイクロ~10マイクロモル噴霧するよう設定できる。SH基酸化保護剤の全量の噴霧を1度で行ってもよいが、複数回に分けて噴霧と自然乾燥とを繰り返すことがSH基酸化保護剤を効率的に試料に付着、浸透させるために好ましい。噴霧時間はとくに限定されないが、例えば、1~120分、好ましくは15~60分の範囲で設定できる。当該噴霧工程を行う際の温度も特に限定されないが、例えば、0~60℃、好ましくは10~30℃の範囲で設定できる。当該噴霧工程を行う際のエアスプレーに接続したエアポンプの圧力も特に限定されないが、例えば、0.01~0.2MPa、好ましくは0.1~0.15MPaの範囲で設定できる。当該噴霧工程によりGSHのSH基が保護された誘導体を形成することができ、それにより、GSHを酸化から保護することができる。非特許文献1ではスライドガラス上に固定された組織切片をNEM溶液により誘導体化している。この方法では溶媒に不溶な状態としたタンパク質のシステイン残基にNEMを反応させるため、NEM溶液中に組織切片全体を浸すという比較的簡便な方法が採用されている。一方、本発明は試料表面に存在する低分子化合物であるGSHを直接誘導体化する工程を含むものである。試料表面上に存在するGSHは容易に水などの溶媒に溶解するため、非特許文献1の方法を試料中のGSHの測定に用いようとしてもGSHがNEM溶液により洗い流されることが予想される。これに対し、本発明によれば、SH基酸化保護剤を組織表面上に噴霧することにより、試料表面上に存在するGSHを洗い流すことなく、当該GSHを直接誘導体化することができる。 The spraying method is also not particularly limited, but for example, a sample may be placed on a slide glass, and a solution appropriately containing an SH-group oxidation protective agent may be sprayed onto the sample using an airbrush or the like. The amount of the SH group oxidation protective agent to be sprayed is not particularly limited as long as it is an amount that can protect SH of GSH when GSH is present in the sample. It can be set to spray 1 micromol to 100 micromoles, preferably 1 micromol to 10 micromoles, of the SH group oxidation protective agent per sample (1.0 cm×1.0 cm×8.0 μm). Although the entire amount of the SH-group oxidation protective agent may be sprayed at once, it is recommended to repeat the spraying and natural drying in multiple steps in order for the SH-group oxidation protective agent to efficiently adhere to and permeate the sample. preferable. Although the spraying time is not particularly limited, it can be set, for example, in the range of 1 to 120 minutes, preferably 15 to 60 minutes. The temperature at which the spraying step is performed is also not particularly limited, but can be set, for example, in the range of 0 to 60°C, preferably 10 to 30°C. The pressure of the air pump connected to the air spray during the spraying step is also not particularly limited, but can be set in the range of, for example, 0.01 to 0.2 MPa, preferably 0.1 to 0.15 MPa. The spraying step can form SH group-protected derivatives of GSH, thereby protecting GSH from oxidation. In Non-Patent Document 1, a tissue section fixed on a slide glass is derivatized with a NEM solution. In this method, a relatively simple method of immersing the entire tissue section in a NEM solution is employed in order to allow NEM to react with the cysteine residues of proteins that are insoluble in a solvent. On the other hand, the present invention includes a step of directly derivatizing GSH, which is a low-molecular-weight compound present on the sample surface. Since GSH present on the sample surface is easily dissolved in a solvent such as water, it is expected that GSH will be washed away by the NEM solution even if the method of Non-Patent Document 1 is used to measure GSH in the sample. In contrast, according to the present invention, GSH present on the sample surface can be directly derivatized by spraying an SH-group oxidation-protecting agent onto the tissue surface without washing away the GSH.

噴霧工程の後、試料をマトリックス剤塗布工程に供する。噴霧工程とマトリックス剤塗布工程との間に、SH基酸化保護剤を噴霧した試料におけるGSHの誘導体化(保護反応)を確実にするために当該試料を放置する、インキュベーション工程を、任意選択で行っても良い。インキュベーションを行う場合、その温度は、特に限定されないが、例えば、4~60℃、好ましくは10~30℃の範囲で設定できる。時間もとくに限定されないが、例えば、5~360分、好ましくは5~60分の範囲で設定できる。インキュベーションの間の圧力も特に限定されないが、例えば、900~1200Pa、好ましくは900~1100Paの範囲で設定できる。インキュベーション工程の間にGSHの誘導体化が進む点で当該工程を行うことが好ましい。 After the spraying step, the sample is subjected to the matrix agent coating step. Between the spraying step and the matrix agent application step, an incubation step is optionally performed in which the sample sprayed with the SH group oxidation protective agent is left to stand to ensure derivatization (protection reaction) of GSH in the sample. can be When incubation is performed, the temperature is not particularly limited, but can be set, for example, in the range of 4-60°C, preferably 10-30°C. Although the time is not particularly limited, it can be set, for example, in the range of 5 to 360 minutes, preferably 5 to 60 minutes. The pressure during incubation is also not particularly limited, but can be set, for example, in the range of 900-1200Pa, preferably 900-1100Pa. This step is preferably carried out in that the derivatization of GSH proceeds during the incubation step.

1.2.マトリックス剤を塗布する工程
本発明の方法においては、次に、SH基酸化保護剤を噴霧した試料に、多段階質量分析イメージングにおける誘導体化GSHのイオン化を支援するためにマトリックス剤を塗布する工程を行う(図1(2))。
1.2. Step of Applying a Matrix Agent In the method of the present invention, the next step is to apply a matrix agent to the sample sprayed with the SH group oxidation protective agent to assist the ionization of the derivatized GSH in multistep mass spectrometry imaging. ((2) in FIG. 1).

マトリックス剤としては、MALDI-MSIに使用し得るものであれば特に限定されないが、例えば、レーザー光を吸収して誘導体化GSHのイオン化を支援し得るものが好ましい。例えば、355 nmのレーザー光を用いる場合は、例えばα-シアノ-4-ヒドロキシケイ皮酸(CHCA)、2,5-ジヒトロキシ安息香酸(DHB)、シナピン酸(SA)、1,5-ジアミノナフタレン(1,5-DAN)等が挙げられる。これらのマトリックス剤は、1種単独で又は2種以上を組み合せて使用することができる。 The matrix agent is not particularly limited as long as it can be used for MALDI-MSI, but preferably, for example, one that can absorb laser light and assist the ionization of derivatized GSH. For example, when using a 355 nm laser beam, α-cyano-4-hydroxycinnamic acid (CHCA), 2,5-dihydroxybenzoic acid (DHB), sinapinic acid (SA), 1,5-diaminonaphthalene (1,5-DAN) and the like. These matrix agents can be used singly or in combination of two or more.

また、本発明者らは、多段階MSIをポジティブモードで行う場合、マトリクス剤のうち例えばCHCAを用いればNEM誘導体化GSHのMSI測定をより効率よくできることを見出した。GSH分布の測定をポジティブモードで行う際にこれらの特定のマトリクス剤が適していることはこれまで全く知られておらず、従来技術から予想し得ない事項である。 In addition, the present inventors found that when performing multistep MSI in the positive mode, the MSI measurement of NEM-derivatized GSH can be performed more efficiently by using, for example, CHCA among matrix agents. The suitability of these particular matrix agents for measurements of GSH distribution in positive mode was hitherto unknown and unexpected from the prior art.

更にまた、本発明者らは、多段階MSIをネガティブモードで行う場合も、マトリクス剤のうちを例えばDHB、1,5-DAN等を用いれば、NEM誘導体化GSHのMSI測定をネガティブモードで行う際により効率よくできることを見出した。GSH分布に測定をネガティブモードで行う際にこれらの特定のマトリクス剤が適していることはこれまで全く知られておらず、従来技術から予想し得ない事項である。 Furthermore, the present inventors performed MSI measurement of NEM-derivatized GSH in negative mode by using matrix agents such as DHB, 1,5-DAN, etc., even when performing multi-step MSI in negative mode. I have found that it can be done more efficiently. The suitability of these particular matrix agents for measuring GSH distributions in negative mode was hitherto completely unknown and unexpected from the prior art.

試料に対し、塗布するマトリックス剤の厚みは特に限定されないが、例えば、0.1~5.0μm、好ましくは1.0~2.0μmの範囲で設定できる。 Although the thickness of the matrix agent to be applied to the sample is not particularly limited, it can be set, for example, in the range of 0.1 to 5.0 μm, preferably 1.0 to 2.0 μm.

マトリックス剤を塗布する方法としては特に限定されないが、マトリックス剤の性質に応じて、例えば、蒸着、噴霧、蒸着と噴霧との組合せ、蒸着あるいは噴霧後の再結晶等が挙げられ、好ましくは、蒸着が挙げられる。マトリックス剤の塗布工程は、主に、次の多段階質量分析イメージングにおける誘導体化GSHのイオン化を支援するために必要な工程である。塗布工程は、本発明が属する技術分野において知られている、マトリックス剤を塗布するための装置を適宜使用して行うことができる。 The method of applying the matrix agent is not particularly limited, but depending on the properties of the matrix agent, for example, vapor deposition, spraying, a combination of vapor deposition and spraying, recrystallization after vapor deposition or spraying, etc., can be mentioned, and vapor deposition is preferred. is mentioned. The matrix agent application step is primarily a necessary step to assist the ionization of the derivatized GSH in subsequent multi-step mass spectrometry imaging. The coating step can be carried out by appropriately using an apparatus for coating a matrix agent, which is known in the technical field to which the present invention belongs.

1.3.多段階質量分析イメージング(多段階MSI)を行う工程
本発明の方法においては、次に、マトリックス剤を塗布した試料を多段階MSIに供する工程を行う。
1.3. Step of Multistep Mass Spectrometry Imaging (Multistep MSI) In the method of the present invention, the next step is to subject the sample coated with the matrix agent to multistep MSI.

多段階MSIとは、質量電荷比(m/z)値により選択されたイオンに対するプロダクトまたはプリカーサーのマススペクトル、あるいは特定のm/z値の増減が生じたプリカーサーイオンのマススペクトルを2回以上繰り返し取得する技法を利用したMSIである。典型的な実施形態において、イオン化した分子のうち特定の質量数のイオンと不活性ガス(Ar、He、Xe等)との衝突を行って、2次的なイオンであるプロダクトイオンを生成し、プロダクトイオンを検出することにより、目的物質の測定を行う。 Multi-step MSI is the product or precursor mass spectrum for ions selected by their mass-to-charge ratio (m/z) values, or mass spectra of precursor ions with specific m/z value increases or decreases, repeated two or more times. It is an MSI that uses the acquisition technique. In a typical embodiment, ions of a specific mass number among the ionized molecules collide with an inert gas (Ar, He, Xe, etc.) to generate product ions, which are secondary ions, The target substance is measured by detecting the product ion.

本発明の典型的な実施形態においては、MALDI (Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization )の手法が用いられる。具体的には、マトリックス剤を塗布した試料にレーザーを照射して、マトリックスの励起及び目的物質であるGSH誘導体の脱離、イオン化を生じさせる。イオン化したGSH誘導体を、上記のように質量分析計で検出する。これによりGSH誘導体由来のイオン強度及び座標を得ることができる。レーザーの照射位置、角度を変えて測定することにより、試料の各箇所のGSHの相対的な量を測定することができる。従って、試料におけるGSHの分布を可視化することができる。 In an exemplary embodiment of the invention, the technique of MALDI (Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization) is used. Specifically, a sample coated with a matrix agent is irradiated with a laser to excite the matrix and desorb and ionize the GSH derivative, which is the target substance. Ionized GSH derivatives are detected with a mass spectrometer as described above. This makes it possible to obtain the ionic strength and coordinates derived from the GSH derivative. By changing the irradiation position and angle of the laser and making measurements, it is possible to measure the relative amount of GSH at each location on the sample. Therefore, the distribution of GSH in the sample can be visualized.

本発明の一実施態様においては、多段階MSIをポジティブモードで行うことができる。GSHをMSIで検出しようとした場合、GSHがチオール基およびカルボキシル基を有することから、従来は、ネガティブモードでの測定が試みられてきた。従って、ポジティブモードの多段階MSIを行うことによりGSHの分布を好適に測定できることはこれまで全く知られておらず、従来技術から予想し得ない事項である。ポジティブモード(ポジティブイオンモード)とは、測定対象の化合物又はそのフラグメントの正イオンを発生、検出する方法をいい、ネガティブモード(ネガティブイオンモード)とは、測定対象の化合物又はそのフラグメントの負イオンを発生、検出する方法をいう。本実施形態は、誘導体化したGSHを特定のマトリックス剤を塗布した試料から多段階MSIでイオン化し、このイオンをポジティブモード又はネガティブモードで測定することを特徴とする。 In one embodiment of the invention, multi-stage MSI can be performed in positive mode. Since GSH has a thiol group and a carboxyl group, measurement in negative mode has conventionally been attempted when attempting to detect GSH by MSI. Therefore, it has not been known until now that the distribution of GSH can be suitably measured by performing multi-step MSI in the positive mode, and this is a matter that cannot be predicted from the prior art. Positive mode (positive ion mode) refers to a method of generating and detecting positive ions of a compound to be measured or a fragment thereof, and negative mode (negative ion mode) refers to a method of detecting negative ions of a compound to be measured or a fragment thereof. It refers to the method of generation and detection. This embodiment is characterized by ionizing derivatized GSH from a sample coated with a specific matrix agent by multi-stage MSI and measuring the ions in positive or negative mode.

多段階MSI工程は、本発明が属する技術分野において知られている、多段階MSIをするための装置を適宜使用して行うことができる。検出器電圧、照射径、(レーザー)強度等の条件は、装置及び試料の種類等によって異なるが、例えば、検出器電圧としては、0.5~2.1kVが好ましく、1.00~2.10 kVがより好ましい。照射径としては、5~100μmが好ましく、5μm~25μmがより好ましい。(レーザー)強度としては0 ~100(注:この場合の0とは、多段階MSI装置(典型的には、本願実施例で用いたiMScope(島津製作所製))におけるレーザー高強度のメモリが0という意味で、当該装置における最弱レーザー光強度を意味する。同様に、レーザー強度の数値は、上記多段階MSI装置のメモリの数値を意味する。)が好ましく、40.0~60.0が好ましい。多段階MSI工程により、試料におけるGSHの分布を示す画像データを得ることができる。
上記のように本発明の方法によれば、試料におけるGSHの分布を示す画像データを得ることができる。また、GSHは細胞内に高濃度に存在する抗酸化物質であり、活性酸素、フリーラジカル等による酸化ストレスに対する防御に寄与することが知られている。これに関連して、GSHの変動で評価し得る疾患があることも知られている。具体的には、癌;アルツハイマー病、パーキンソン病等の神経変異性疾患;C型肝炎、非アルコール性脂肪肝炎などの肝疾患;薬物中毒などが挙げられる。従って、本発明の方法により得られる試料におけるGSHの分布を示す画像データは、上記疾患の診断に有用である。従って、本発明の方法は、診断用データの取得方法として使用することもできる。GSHの変動で評価し得る疾患としては、特に限定されないが、癌、神経変異疾患、免疫疾患、薬物中毒等が挙げられる。癌としては、例えば、肺癌、大腸癌(直腸癌、結腸癌)、小腸癌、胃癌、肝癌臓、膵臓癌、胆嚢癌、胆管癌、喉頭癌、皮膚癌、子宮癌、脳腫瘍、腎臓癌、前立腺癌、卵巣癌、脾臓癌、甲状腺癌、筋肉腫、食道癌、乳癌、膀胱癌等の固形癌;悪性リンパ腫等が挙げられる。
The multi-step MSI process can be performed by appropriately using an apparatus for performing multi-step MSI known in the technical field to which the present invention belongs. Conditions such as detector voltage, irradiation diameter, and (laser) intensity vary depending on the type of apparatus and sample. For example, the detector voltage is preferably 0.5 to 2.1 kV, more preferably 1.00 to 2.10 kV. The irradiation diameter is preferably 5-100 μm, more preferably 5-25 μm. The (laser) intensity is 0 to 100 (Note: 0 in this case means that the laser high intensity memory in the multi-stage MSI device (typically iMScope (manufactured by Shimadzu Corporation) used in the present example) is 0. In other words, it means the weakest laser light intensity in the device.Similarly, the value of laser intensity means the value in the memory of the multi-step MSI device.), preferably 40.0 to 60.0. A multi-step MSI process can provide image data showing the distribution of GSH in the sample.
As described above, according to the method of the present invention, image data showing the distribution of GSH in a sample can be obtained. In addition, GSH is an antioxidant that exists in high concentrations in cells, and is known to contribute to protection against oxidative stress caused by active oxygen, free radicals, and the like. Related to this, it is also known that there are diseases that can be evaluated by changes in GSH. Specific examples include cancer; neurodegenerative diseases such as Alzheimer's disease and Parkinson's disease; liver diseases such as hepatitis C and non-alcoholic steatohepatitis; and drug addiction. Therefore, image data showing the distribution of GSH in a sample obtained by the method of the present invention is useful for diagnosing the above diseases. Therefore, the method of the present invention can also be used as a diagnostic data acquisition method. Diseases that can be evaluated by changes in GSH include, but are not limited to, cancer, neurodegenerative diseases, immune diseases, drug addiction, and the like. Examples of cancer include lung cancer, colon cancer (rectal cancer, colon cancer), small intestine cancer, stomach cancer, liver cancer, pancreatic cancer, gallbladder cancer, bile duct cancer, laryngeal cancer, skin cancer, uterine cancer, brain tumor, kidney cancer, and prostate cancer. solid tumors such as cancer, ovarian cancer, spleen cancer, thyroid cancer, sarcoma, esophageal cancer, breast cancer, bladder cancer; malignant lymphoma;

また、本発明の一実施態様としては、
(1)試料にSH基酸化保護剤を噴霧する工程、
(2)SH基酸化保護剤を噴霧した試料にマトリックス剤を塗布する工程、及び
(3)マトリックス剤を塗布した試料をネガティブモードの多段階MSIに供する工程を含む、MSIにより生体組織上のGSH分布を測定する方法であって、
マトリックス剤がDHB及び1,5-DANからなる群より選択される少なくとも1種を含む、方法を提供する。
Moreover, as one embodiment of the present invention,
(1) a step of spraying an SH-group oxidation protective agent onto a sample;
(2) applying a matrix agent to a sample sprayed with an SH-group oxidation protective agent; A method of measuring a distribution comprising:
A method is provided in which the matrix agent contains at least one selected from the group consisting of DHB and 1,5-DAN.

当該実施形態においては、ネガティブモードの多段階MSIを用いた場合であっても、マトリックス剤として上記のものを使用することにより、MSIを用いて、試料上のGSH分布を精度良く測定する方法を提供することができる。 In this embodiment, even when negative-mode multi-step MSI is used, a method for accurately measuring the GSH distribution on a sample using MSI is provided by using the above matrix agent. can provide.

多段階MSIをネガティブモードで行うこと及びマトリックス剤として上記のものを用いる以外の条件、例えば、測定試料、SH基酸化保護剤の種類、量、マトリックス剤の塗布方法、多段階MSIにおける当該実施形態における検出器電圧、照射径、(レーザー)強度等の条件等は、ポジティブモードで多段階MSIを行う実施形態において前述したのと同様のものを採用し得る。 Conditions other than performing multi-step MSI in negative mode and using the above as a matrix agent, such as measurement sample, type and amount of SH group oxidation protective agent, method of applying matrix agent, embodiment in multi-step MSI Conditions such as detector voltage, irradiation diameter, (laser) intensity, etc. in , can be the same as those described above in the embodiment in which multi-stage MSI is performed in positive mode.

また、本発明によるMALDI-MSI 測定におけるシグナルの組織表面上での強度情報は予め撮影した光学顕微鏡画像の位置情報をもとに二次元画像として再構成し、MSI 画像とすることにより、組織上の GSH の分布が明らかな画像が得られる。 In addition, the intensity information of the signal on the tissue surface in the MALDI-MSI measurement according to the present invention is reconstructed as a two-dimensional image based on the positional information of the optical microscope image taken in advance and converted into an MSI image. An image with a clear distribution of GSH is obtained.

(2.キット)
別の実施形態において本発明は、SH基酸化保護剤及びマトリックス剤を備える、ポジティブモードの多段階MSIにより生体組織上でのGSH分布を測定するためのキット、及びSH基酸化保護剤及びマトリックス剤を備える、ネガティブモードの多段階MSIにより生体組織上でのGSH分布を測定するためのキットであって、
マトリックス剤がCHCA、DHB及び1,5-DANからなる群より選択される少なくとも1種を含む、キット
を提供する。
(2. Kit)
In another embodiment, the present invention provides a kit for measuring GSH distribution on living tissue by positive mode multi-step MSI, comprising an SH group antioxidant and a matrix agent, and an SH group antioxidant and matrix agent. A kit for measuring GSH distribution on biological tissue by negative mode multi-step MSI, comprising:
A kit is provided in which the matrix agent contains at least one selected from the group consisting of CHCA, DHB and 1,5-DAN.

SH基酸化保護剤、マトリックス剤、多段階MSIの用語の意味等は、前記と同様である。本発明のキットは、前述のGSH分布の測定方法等に用いることができる。また、本発明のキットには、必要に応じて他の成分を含めることができる。他の成分としては、例えば検体を採取するための道具、SH基酸化保護剤及び/又はマトリックス剤を各工程に使用する装置に移すためのシリンジ、ポジティブコントロール試料、ネガティブコントロール試料等が挙げられるが、これに限定されない。前述の本発明方法を行うための手順を書き記した指示書等を含むこともできる。 The meanings of the terms SH group oxidation protective agent, matrix agent, multistage MSI, etc. are the same as above. The kit of the present invention can be used for the above-described method for measuring GSH distribution and the like. In addition, the kit of the present invention can contain other components as needed. Other components include, for example, tools for collecting samples, syringes for transferring the SH group antioxidant and/or matrix agent to the device used in each step, positive control samples, negative control samples, and the like. , but not limited to. Written instructions or the like for carrying out the aforementioned method of the present invention may also be included.

以下、実施例を用いて本発明の一実施形態を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されない。 An embodiment of the present invention will be specifically described below using examples, but the present invention is not limited to the following examples.

略語
本実施例で用いた略語の説明は以下の通り:
MALDI-MSI: matrix assisted laser desorption/ionization-mass spectrometry imaging; マトリックス支援レーザー脱離イオン化-イメージング質量分析
NEM: N-methylmaleimide; N-メチルマレイミド
CHCA: α-cyano-4-hydroxycinnamic acid; α-シアノ-4-ヒドロキシケイ皮酸GSH: glutathione; グルタチオン
GSH-NEM: NEM誘導体化 GSH
MS/MS: mass spectrometry/mass spectrometry; タンデム質量分析
実施例1
材料および方法
[MALDI-MSI 用試薬]
メタノールは関東化学社より購入し、NEM は東京化成工業社より購入した。また、CHCA は メルク(旧Sigma-Aldrich)社より購入した。
Abbreviations A description of the abbreviations used in this example follows:
MALDI-MSI: matrix assisted laser desorption/ionization-mass spectrometry imaging;
NEM: N-methylmaleimide;
CHCA: α-cyano-4-hydroxycinnamic acid; α-cyano-4-hydroxycinnamic acid GSH: glutathione;
GSH-NEM: NEM derivatized GSH
MS/MS: mass spectrometry/mass spectrometry; tandem mass spectrometry
Example 1
material and method
[Reagents for MALDI-MSI]
Methanol was purchased from Kanto Kagaku Co., Ltd., and NEM was purchased from Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. CHCA was purchased from Merck (formerly Sigma-Aldrich).

[動物組織]
本実施例に用いる組織切片は C57BL/6J マウス(雌、7ヶ月齢;日本エスエルシー社より購入)より作成した。全てのマウスの扱い及び実験は東北大学大学院医学系研究科及び動物実験専門委員会のガイドラインに従って行った。
[Animal tissue]
Tissue sections used in this example were prepared from C57BL/6J mice (female, 7 months old; purchased from Japan SLC, Inc.). All mouse handling and experiments were performed in accordance with the guidelines of the Tohoku University Graduate School of Medicine and the Animal Care and Use Committee.

[組織上誘導体化および MALDI-MSI 用試料の調製]
マウス未固定凍結脳組織をクリオスタット (CM3050S; Leica Microsystems社製)を用いて厚さ 8 μmの凍結切片とし、インジウムスズ酸化物コートスライドグラス(SI0100N; 松浪硝子工業社製)に貼り付けてシリカゲルを含む 50 mLプラスチックチューブ中で乾燥させた。次にスライドグラス上の組織切片に NEM の 100 mM 15% (v/v) メタノール溶液をエアブラシ(Mr. hobby Procon boy FWA Platinum 0.2 double action; GSIクレイオス社製)を用いてスプレーした。スプレーと自然乾燥を繰り返した。スライドグラス 1 枚当たりのスプレー量は 100 μLとし、全量をスプレーするのに約 30 分を要するようニードルストッパーを調節した。全ての NEM 溶液をスライドグラス上にスプレーした後室温で 1 時間放置し、組織切片に含まれるGSHの誘導体化反応を完了した。この試料にマトリックスとして CHCA を自動前処理装置 iMLayer (島津製作所製) を用いて0.7 μmの厚さで蒸着して MALDI-MSI 用試料とした。対照実験として NEM による誘導体化を行わないこと以外は上記したことと同様にして得た切片に CHCA を 上記と同様の方法により0.7 μm の厚さで蒸着した試料を調製した。
[Tissue derivatization and sample preparation for MALDI-MSI]
Using a cryostat (CM3050S; Leica Microsystems), cryosections of 8 μm thickness were made from unfixed frozen mouse brain tissue, which were pasted onto indium tin oxide-coated glass slides (SI0100N; Matsunami Glass) and transferred to silica gel. dried in a 50 mL plastic tube containing Next, the tissue section on the slide glass was sprayed with a 100 mM 15% (v/v) methanol solution of NEM using an airbrush (Mr. hobby Procon boy FWA Platinum 0.2 double action; manufactured by GSI Cryos). Spraying and natural drying were repeated. The amount of spray per slide glass was 100 µL, and the needle stopper was adjusted so that it took about 30 minutes to spray the entire amount. After all the NEM solution was sprayed onto the glass slide, it was left at room temperature for 1 hour to complete the derivatization reaction of GSH contained in the tissue section. CHCA as a matrix was vapor-deposited on this sample to a thickness of 0.7 μm using an automatic pretreatment device iMLayer (manufactured by Shimadzu Corporation) to obtain a sample for MALDI-MSI. As a control experiment, a sample was prepared by vapor-depositing CHCA to a thickness of 0.7 μm on a section obtained in the same manner as described above, except that NEM derivatization was not performed.

[MS/MS を利用しない MALDI-MSI 測定法]
CHCA 蒸着後の試料に対して速やかに質量顕微鏡 iMScope(島津製作所製)を用いてMALDI- MSI 測定を行った。MS/MS を利用しない MALDI-MSI 測定条件は以下の通りである。イオン種: 陽イオン、測定範囲: m/z 300~315(非誘導体化試料)、 m/z 400~500(誘導体化試料)、積算回数: 1 回/pixel、サンプル電圧: 3.50 kV、検出器電圧: 2.10 kV、 MS段数: 1。レーザー照射条件は以下の通りである。照射回数: 100 shots、繰り返し周波数: 1000 Hz、照射径: 2 (25μm)、強度: 48.0。
[MALDI-MSI measurement method without MS/MS]
MALDI-MSI measurement was immediately performed on the sample after CHCA deposition using a mass microscope iMScope (manufactured by Shimadzu Corporation). MALDI-MSI measurement conditions without MS/MS are as follows. Ion species: positive ion, measurement range: m/z 300-315 (non-derivatized sample), m/z 400-500 (derivatized sample), integration times: 1 time/pixel, sample voltage: 3.50 kV, detector Voltage: 2.10 kV, MS stages: 1. The laser irradiation conditions are as follows. Irradiation count: 100 shots, Repetition frequency: 1000 Hz, Irradiation diameter: 2 (25 μm), Intensity: 48.0.

[MS/MSを利用した MALDI-MSI 測定法]
MS/MS を利用した MALDI-MSI 測定条件は以下の通りである。イオン種: 陽イオン、測定範囲: m/z 85~315 (非誘導体化試料)、m/z 250~435 (誘導体化試料)、積算回数: 1 回/pixel、サンプル電圧: 3.50 kV、検出器電圧: 2.10 kV、 MS段数: 2、CID: ON、プリカーサ: m/z 308.09 (非誘導体化試料)、433.14 (誘導体化試料)、幅: 2.0000 amu、エネルギー: 50%(非誘導体化試料)、120 (誘導体化試料)、ガス量: 50%、アイソレーション時間: 20 msec、CID時間: 30 msec。レーザー照射条件は以下の通りである。照射回数: 100 shots、繰り返し周波数: 1000 Hz、照射径: 2 (25 μm)、強度: 50.0。
[MALDI-MSI measurement method using MS/MS]
The MALDI-MSI measurement conditions using MS/MS are as follows. Ion species: positive ion, measurement range: m/z 85-315 (non-derivatized sample), m/z 250-435 (derivatized sample), integration times: 1 time/pixel, sample voltage: 3.50 kV, detector Voltage: 2.10 kV, MS stages: 2, CID: ON, Precursor: m/z 308.09 (underivatized sample), 433.14 (underivatized sample), Width: 2.0000 amu, Energy: 50% (underivatized sample), 120 (derivatized sample), gas volume: 50%, isolation time: 20 msec, CID time: 30 msec. The laser irradiation conditions are as follows. Irradiation count: 100 shots, Repetition frequency: 1000 Hz, Irradiation diameter: 2 (25 μm), Intensity: 50.0.

[解析]
MALDI-MSI 測定におけるシグナルの組織表面上での強度情報は予め撮影した光学顕微鏡画像の位置情報をもとに二次元画像として再構成し、MSI 画像を得た。解析ソフトウエアは Imaging MS Solution(島津製作所製)を用いた。
[analysis]
The intensity information of the signal on the tissue surface in the MALDI-MSI measurement was reconstructed as a two-dimensional image based on the position information of the optical microscope image taken in advance, and the MSI image was obtained. Imaging MS Solution (manufactured by Shimadzu Corporation) was used as analysis software.

[結果]
MS/MS を利用しない MALDI-MSI 測定において GSHの水素付加イオンのシグナルは m/z 308.10、GSH-NEM の水素付加イオンのシグナルは m/z 433.14に観測された。MS/MS を利用した MALDI-MSI 測定において GSH をプリカーサーに選択したプロダクトイオンのシグナルは m/z 179.05、GSH-NEM をプリカーサーに選択したプロダクトイオンのシグナルは m/z 304.10 に観測された(図2、図3 A~D)。非誘導体化試料の MS/MS を利用しない MALDI-MSI 測定では測定範囲内全域において CHCA 由来の強いシグナルが観測され、GSH の組織上分布が明らかな画像は得られなかった(図3 A)。非誘導体化試料の MS/MS を利用した MALDI-MSI 測定および誘導体化試料の MS/MS を利用しない MALDI-MSI 測定では組織上特異的にシグナルが観測されたものの、強度が小さく良好な画像は得られなかった(図3 B, C)。一方、誘導体化試料の MS/MS を利用した MALDI-MSI 測定では十分なシグナル強度で組織上の GSH の分布が明らかな画像が得られた。(図3 D)。
[result]
In the MALDI-MSI measurement without MS/MS, the GSH hydrogenated ion signal was observed at m/z 308.10 and the GSH-NEM hydrogenated ion signal was observed at m/z 433.14. In the MALDI-MSI measurement using MS/MS, the signal for the product ion with GSH as the precursor was observed at m/z 179.05, and the signal for the product ion with GSH-NEM as the precursor was observed at m/z 304.10 (Fig. 2, Figure 3 A-D). In the MALDI-MSI measurement without MS/MS of the underivatized sample, a strong signal derived from CHCA was observed throughout the measurement range, and no clear image of the tissue distribution of GSH was obtained (Fig. 3A). In the MALDI-MSI measurement using MS/MS of the non-derivatized sample and the MALDI-MSI measurement of the derivatized sample without using MS/MS, a tissue-specific signal was observed, but the intensity was low and a good image was not obtained. It was not obtained (Fig. 3 B, C). On the other hand, the MALDI-MSI measurement using MS/MS of the derivatized sample obtained a clear image of the distribution of GSH on the tissue with sufficient signal intensity. (Fig. 3D).

実施例2
CHCA を1.5 μmの厚さで蒸着する以外、実施例1と同様にして、試料の調製、前処理を行い、誘導体化試料の MS/MSを利用した MALDI-MSI 測定を行った。結果を図4に示す。図4に示すように、CHCAの厚みを1.5 μmとし、レーザー強度を54とした場合、当該厚みを0.7μmとした場合(図3D)よりもさらにシグナル強度が向上し、試料表面のGSHの分布がより鮮明となった。
Example 2
Samples were prepared and pretreated in the same manner as in Example 1, except that CHCA was vapor-deposited to a thickness of 1.5 μm, and MALDI-MSI measurements using MS/MS of derivatized samples were performed. The results are shown in FIG. As shown in Fig. 4, when the thickness of CHCA was 1.5 µm and the laser intensity was 54, the signal intensity was further improved than when the thickness was 0.7 µm (Fig. 3D), indicating the distribution of GSH on the sample surface. became clearer.

本発明の方法により、生体組織上のGSH分布を精度良く測定する方法を提供することができる。前述のように、GSHの変動により様々な疾患の評価を行うことができるため、本発明は、特に医療等の技術分野において、高い産業上利用可能性を有する。 The method of the present invention can provide a method for measuring the GSH distribution on living tissue with high accuracy. As described above, the present invention has high industrial applicability, particularly in technical fields such as medical treatment, because various diseases can be evaluated based on GSH fluctuations.

Claims (11)

(1)試料にSH基酸化保護剤を噴霧する工程、
(2)SH基酸化保護剤を噴霧した試料にマトリックス剤を塗布する工程、及び
(3)マトリックス剤を塗布した試料を多段階質量分析イメージングに供する工程
を含み、
工程(1)において、還元型グルタチオンのSH基を生体組織上で誘導体化することを特徴とする、
質量分析イメージングにより生体組織上の還元型グルタチオン分布を測定する方法。
(1) a step of spraying an SH-group oxidation protective agent onto a sample;
(2) applying a matrix agent to the sample sprayed with the SH group oxidation protective agent; and (3) subjecting the sample coated with the matrix agent to multi-step mass spectrometry imaging ,
In step (1), the SH group of reduced glutathione is derivatized on a biological tissue,
A method for measuring reduced glutathione distribution on living tissue by mass spectrometry imaging.
多段階質量分析イメージングがポジティブモードである、請求項1に記載の方法。 2. The method of claim 1, wherein multi-step mass spectrometric imaging is in positive mode. マトリックス剤がα-シアノ-4-ヒドロキシケイ皮酸を含む、請求項2に記載の方法。 3. The method of claim 2, wherein the matrix agent comprises alpha-cyano-4-hydroxycinnamic acid. 多段階質量分析イメージングがネガティブモードである、請求項1に記載の方法。 2. The method of claim 1, wherein the multi-step mass spectrometry imaging is in negative mode. マトリックス剤が2,5-ジヒトロキシ安息香酸及び1,5-ジアミノナフタレンからなる群より選択される少なくとも1種を含む、請求項4に記載の方法。 5. The method of claim 4, wherein the matrix agent comprises at least one selected from the group consisting of 2,5-dihydroxybenzoic acid and 1,5-diaminonaphthalene. SH基酸化保護剤がN-置換マレイミド誘導体、ピリジン誘導体及び2-ニトロ安息香酸誘導体からなる群より選択される少なくとも1種を含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the SH group oxidation protective agent comprises at least one selected from the group consisting of N-substituted maleimide derivatives, pyridine derivatives and 2-nitrobenzoic acid derivatives. 前記(1)試料にSH基酸化保護剤を噴霧する工程において、複数回に分けて噴霧と自然乾燥とを繰り返す、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。 7. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein in the step of (1) spraying the SH group oxidation protective agent onto the sample, the spraying and the natural drying are repeated in multiple steps. 試料に噴霧して、還元型グルタチオンのSH基を生体組織上で誘導体化するためのSH基酸化保護剤と、
還元型グルタチオンのSH基が生体組織上で誘導体化された試料に塗布するためのマトリックス剤
を備える、多段階質量分析イメージングにより生体組織上での還元型グルタチオン分布を測定するためのキット。
an SH group oxidation protective agent for spraying onto a sample to derivatize the SH group of reduced glutathione on the biological tissue ;
a matrix agent for application to a sample in which the SH group of reduced glutathione is derivatized on a biological tissue;
A kit for measuring reduced glutathione distribution on living tissue by multi-step mass spectrometry imaging.
マトリックス剤がα-シアノ-4-ヒドロキシケイ皮酸を含む、ポジティブモードの多段階質量分析イメージングを用いるための請求項8に記載のキット。 9. The kit of claim 8 for using positive mode multistep mass spectrometry imaging, wherein the matrix agent comprises α-cyano-4-hydroxycinnamic acid. マトリックス剤が2,5-ジヒトロキシ安息香酸及び1,5-ジアミノナフタレンからなる群より選択される少なくとも1種を含む、ネガティブモードの多段階質量分析イメージングを用いるための請求項8に記載のキット。 9. The kit according to claim 8, wherein the matrix agent contains at least one selected from the group consisting of 2,5-dihydroxybenzoic acid and 1,5-diaminonaphthalene, for use in negative mode multistep mass spectrometry imaging. SH基酸化保護剤がN-置換マレイミド誘導体、ピリジン誘導体及び2-ニトロ安息香酸誘導体からなる群より選択される少なくとも1種を含む、請求項8~10のいずれか一項に記載のキット。
The kit according to any one of claims 8 to 10, wherein the SH group oxidation protective agent contains at least one selected from the group consisting of N-substituted maleimide derivatives, pyridine derivatives and 2-nitrobenzoic acid derivatives.
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