Research Results 研究成果

シングルセル質量分析イメージングでがん細胞中の脂質の分布を可視化することに成功

生体防御医学研究所
和泉　自泰　准教授
2025.05.14
研究成果Life & HealthPhysics & ChemistryTechnology

ポイント

  • １細胞の成分分布を可視化するための、シングルセル質量分析イメージング（SC-MSI）※1 技術を開発。
  • 同一の細胞に対して、質量分析イメージングによる細胞内脂質の観察、蛍光顕微鏡による細胞の観察、細胞の表面形状の計測を一度に実施可能にした。
  • 細胞内の脂質の分布を可視化でき、異なる種類の細胞を区別できることを示した。
  • 治療・診断技術の創成につながる情報の獲得に期待。

概要

大阪大学大学院理学研究科物理学専攻　大塚洋一准教授、豊田岐聡教授、大阪大学放射線科学基盤機構　樺山一哉教授、深瀬浩一教授と、九州大学生体防御医学研究所　和泉自泰准教授、馬場健史教授らの研究グループは、質量分析※2を用いて一つの細胞に含まれる成分の分布を可視化する独自のイメージング技術を開発しました。この技術は「シングルセル質量分析イメージング（SC-MSI）」と呼ばれ、生体組織や細胞の成分を可視化するために活用できます。また、本計測システムでは、蛍光顕微鏡を用いた細胞の観察と、細胞の形状情報を計測することも可能になりました（図１）。

この技術を用いて、がん細胞（HeLa細胞）の分析を行った結果、脂質の種類ごとに異なる分布を示すことを見いだしました。さらに、遺伝子プロファイルが異なる２種類のHeLa細胞を別々に計測し、脂質情報の多変量解析を行うことで、細胞の種類を区別することができました。

この技術を活用することで、病気の生体組織を形作る細胞がどのように変化するのかを、まさに“見て知る”ことができるようになり、バイオマーカーの発見や、治療・診断技術の創成につながる知見が獲得されることが期待されます。

本研究成果は、英国科学誌「Communications Chemistry」に、5月14日（水）に掲載されました。

用語解説

※1　シングルセル質量分析イメージング（SC-MSI）
質量分析イメージングは、質量分析の技術を応用して、試料内の分子の分布を画像として可視化する技術です。生体組織内の分子分布を詳細に調べることで、脂質やタンパク質などが組織中でどのように分布しているかを視覚化することができます。成分の可視化には、試料を局所的に気体状態のイオンに変換し、質量分析装置で分析する技術が必要で、様々な方法が開発されています。一つの細胞の大きさよりも小さい領域をイオン化することで、一つの細胞（シングルセル）の分子の分布を可視化できるようになります。

 ※2　質量分析
質量分析は、物質を構成する分子やイオンの質量を測定する技術です。試料に含まれる分子をガス状態のイオンに変換（イオン化）し、そのイオンを質量分析装置で高感度に検出することにより、試料に含まれる分子の種類や量を特定できます。質量分析は、分子構造の解析や物質の品質管理など、幅広い分野で活用されています。大阪大学理学研究科物理学専攻は質量分析技術の研究開発において長い歴史を持ち、質量分析の発展に貢献してきました。

論文情報

雑誌名：Communications Chemistry
タイトル：“Single-Cell Mass Spectrometry Imaging of Lipids in HeLa Cells via Tapping-Mode Scanning Probe Electrospray Ionization”
著者名：Yoichi Otsuka, Kazuya Kabayama, Ayane Miura, Masatomo Takahashi, Kosuke Hata, Yoshihiro Izumi, Takeshi Bamba, Koichi Fukase, Michisato Toyoda
ＤＯＩ：10.1038/s42004-025-01521-2

お問合せ先

生体防御医学研究所　和泉自泰　准教授
生体防御医学研究所　馬場健史　教授

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