方法論記事

脂質および脂肪酸の分析法における最近の進歩

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DOI:

10.3791/64976

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2023年3月3日

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この記事について

要約

議論された記事:

Parrish, C. C., Wells, J. S. 海洋サンプル中の総脂質および脂質クラスの測定。視覚化された実験のジャーナル。(178)、E62315(2021)。

Porter, M. J., Zhang, G. L., Schnaar, R. L. Gangliosideの抽出、精製、プロファイリング.視覚化された実験のジャーナル。 (169)、E62385(2021)。

Angelini, R., Russo, S., Corcelli, A., Lobasso, S. バルト症候群の迅速診断のための質量分析による白血球中のカルジオリピンのフィンガープリント。視覚化された実験のジャーナル。(181)、E63552(2022年)。

Salar-Behzadi, S., Corzo, C., Laggner, P.脂質ベースの賦形剤の固体変化を調査するための確立された分析ツールのパッケージ。 視覚化された実験のジャーナル。(186)、E63993(2022年)。

編集記事

脂質は、生物学的プロセスにおいて重要な役割を果たす大きな種類の分子を表します。多様な生物学的システムには膨大な数と多様性がある脂質種が存在するため、特に標的分子が複雑で希少な存在量の少ない脂質種である場合、脂質の迅速かつ正確な定量は依然として困難な作業です。脂質の抽出、同定、定量における最近の進歩により、異なる脂質種の機能の理解が大幅に促進されました。このメソッドコレクションは、サンプルの調製、分離、同定、定量の進歩など、さまざまな資源に由来する脂質の分析のために開発された方法の最近の進歩をカバーすることを目的としています。

ParrishとWellsによって説明された方法の目的は、総脂質含有量を決定し、海洋サンプル中の脂質種を区別することです1。海水中の脂質と生体試料は、まずろ過によって収集され、次にクロロホルムまたはクロロホルムとメタノールの混合物で構成される非極性有機溶媒中での液液抽出によって回収されます。後者の混合物は、固体が存在する場合に使用されます。MeOH中のH2SO4 によるFAME誘導体化後、脂質をロッド薄層クロマトグラフィーで測定し、火炎イオン化で検出します。この方法の利点は、海洋サンプルの粒子状脂質含有画分を、定義されたカットオフでフィルターを使用して分離ステップで分離できることです。さらに、液液抽出は、水性マトリックス中の他の成分からの脂質の分離を容易にします。脂質の疎水性は、海洋サンプルからの脂質の単離とその濃縮に寄与します。このプロトコルは、生態系に対する人為発生の影響の程度を測定する研究など、生態系の健全性を評価することを目的とした生態学的および生物地球化学的研究に応用できる可能性があります。

ガングリオシドはシアル酸を含むスフィンゴ糖脂質であり、脳内に非常に豊富に含まれています。ガングリオシドは、がん、代謝、脳機能にわたる生理学的修飾剤および治療標的です。これに関連して、Porterらは、ガングリオシド2の単離、精製、および半定量的または定性的分析に使用できるベンチレベルの方法について説明しています。薄層クロマトグラフィー分析を含むこれらの技術により、精製を合理化しながら、大小のスケールでガングリオシド収量を最大化でき、最適な回収率と正確な分析も保証されます。ここで説明する方法は、生物医学的発見と治療法の開発におけるガングリオシドの単離、精製、および分析に関心のある研究者に役立ちます。

Angeliniらが開発した方法は、MALDI-TOF質量分析3によって白血球のカルジオリピンフィンガープリンティングを生成するために使用されます。この方法により、バルト症候群の迅速な診断のために、モノリソカルジオリピンとカルジオリピンの比率を測定できます。MALDI-TOF質量分析は、脂質バイオマーカーまたは病理学的変化を特定するために、少量のさまざまな生物学的サンプルの脂質プロファイルを取得するために使用されます。この技術の主な利点は、1 mL の血液から白血球を単離した直後に、1 回の質量分析によって診断用脂質種を検出できることです。このアッセイの高効率、眼の感度、特異性により、バート症候群のスクリーニングのための臨床検査室の日常業務に組み込むのに適した診断検査となっています。

脂質ベースの賦形剤 (LBE) には、低毒性、優れた生体適合性、天然ベースの加工などの特定の利点があり、LBE の応用は医薬品製造の持続可能な発展に貢献します。したがって、LBE の固体変化とそれが LBE 医薬品の性能に及ぼす影響を理解することは、堅牢な脂質ベースの剤形を製造する上で重要な要素となります。Salar-Behzadi et al. によって記述されたプロトコルは、X 線回折および示差走査熱量測定が固体 LBE の研究におけるゴールド スタンダードと参照できることを示しています4。LBE をコーティング材料またはカプセル化マトリックスとして使用する場合、示差走査熱量測定 (DSC) により、脂質の熱挙動のスクリーニングと、潜在的に有効な医薬品成分 (API) の混和性の評価が可能になります。

脂質分析のプロトコルは十分に文書化されていますが、さまざまな科学領域に適用するには、研究条件やサンプルの種類に応じて変更が必要になることがよくあります。水生科学では、水生生物の脂質種と含有量を決定することは、盛んな研究分野です5。Chromarod Iatroscan TLC-FIDシステムは、小さなサンプルから迅速なシノプティック脂質クラスデータを生成できます。したがって、詳細なクロマトグラフィー研究を行う前に海洋サンプルをスクリーニングするために使用できます。定性的顕微鏡法と組み合わせると、このシステムはミクロレベルの結晶化を調査するための非常に有用なツールになります。

今日まで、異性体脂質の特性評価は、二重結合位置、異なる配向、および異なる官能基立体化学を伴う複数のアシル鎖接続などの高度な構造を持つ種の存在のために、依然として困難です6。将来的には、効果的な脂質特性評価のために、そしてさらに重要なことに、継続的に発見されている新しい脂質種をよりよく理解するために、組み合わせたアプローチおよび/または高度な分析技術が必要になります7。選択したサンプル前処理プロセスに合わせて、さらなる分析ツールを開発する必要があります。高効果の脂質系医薬品を設計するためには、脂質の構造・機能・加工性の関係を理解する必要があります。この理解は、新たな脂質機能の役割の確立と、より効率的な疾患診断と医薬品の開発につながります。さらに、脂質または脂肪酸を産生する細胞を高速スクリーニングするためのハイスループット法が非常に望ましい。これに関連して、このメソッドコレクションは、最適化された分析技術が多様な脂質種を高い精度と特異性で特徴付けることができ、現在のメソッドの最適化と標準化が脂質の生物学的メカニズムとその使用法の理解を促進できることを実証しました。

開示事項

著者らは開示するものは何もない。

謝辞

著者には確認がありません。

参考文献

  1. Parrish, C. C., Wells, J. S. Determination of total lipid and lipid classes in marine samples. Journal of Visualized Experiments. (178), e62315(2021).
  2. Porter, M. J., Zhang, G. L., Schnaar, R. L. Ganglioside extraction, purification and profiling. Journal of Visualized Experiments. (169), e62385(2021).
  3. Angelini, R., Russo, S., Corcelli, A., Lobasso, S. Fingerprinting cardiolipin in leukocytes by mass spectrometry for a rapid diagnosis of Barth syndrome. Journal of Visualized Experiments. (181), e63552(2022).
  4. Salar-Behzadi, S., Corzo, C., Laggner, P. A package of established analytical tools to investigate the solid-state alteration of lipid-based excipients. Journal of Visualized Experiments. (186), e63993(2022).
  5. Couturier, L. I. E., et al. State of art and best practices for fatty acid analysis in aquatic sciences. ICES Journal of Marine Science. 77 (7-8), 2375-2395 (2020).
  6. Zheng, X., Smith, R. D., Baker, E. S. Recent advances in lipid separations and structural elucidation using mass spectrometry combined with ion mobility spectrometry, ion-molecule reactions and fragmentation approaches. Current Opinion in Chemical Biology. 42, 111-118 (2018).
  7. Merrill, A. H., Dennis, E. A., McDonald, J. G., Fahy, E. Lipidomics technologies at the end of the first decade and the beginning of the next. Advances in Nutrition. 4 (5), 565-567 (2013).

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