島根医学 12第2巻 1
第 25号 6A〜82頁 (6783)>?@-./03478
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ながいおかざきしおた

長 井あつしたけたまつ

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塩 田ゆ由太竹松

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三 島英 彦清 司り利キーワード：質量分析, マススペクトロメトリー, 起因菌同定,生化学検査, DEF
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 であるなど非常に便利な技術である｡
質量分析器による測定は, 通常いくつかの段階｢質量分析｣ と聞いても何のことか理解しにくを経て行われる (図)｡ 適切な試料の前処置をいと思われる｡ 顕微鏡で見てわかるようなもので行い, 大まかにクロマトグラフィーで分離を行う｡

あればどこに何があるという具体像が把握できる

次に質量の差による分離を行う事前処理として,であろう｡ 一方, 質量分析は分子の違いを分析ソイオン化を行うことが必要である｡ そして, 質量フトで表示できたり, さらにイメージング質量分分析機 (析では分子の組織内での分布も表示できる｡ そのれた試料を, 磁場, 電場をかけて質量による運動ような高度な技術がなぜ可能となったのか｡ 分子性の差を分析する｡ または純粋に質量の差によっをイオン (荷電粒子) にして, 重さ別に並べるこて検出器へ到達する時間で分離 (!) でイオン源を使用してイオン化さ"#$%&'()とで, その情報を分析して, ある特定の分子であ!) して, 試料中の多くの物質の質量とイオンることを同定するという基礎技術を応用すること化を測定することができる｡ 測定された分子は単で発展してきた｡ また, 分子を壊して, その破片に ｢その分子の質量 (*)｣ ではなく, 質量 (*)

をそれぞれ分析することで, 後でその分子を再構とイオン化電荷数 (+) の比 (質量電荷比：*,+)成した状態を推定して, 分子の特徴を把握することができる｡ ある分子は, きまった壊れ方, きまったイオン化を受けるので, データベースがあれば, 未知の分子を特定することができる｡ また,つの分子濃度を測定することも可能であり, つの試料で類似分子を同時に測定することも可能!
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島根大学医学部臨床検査医学
連絡先：〒B>2&C
378出雲市塩冶町C>&8
島根大学医学部臨床検査医学

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GHIJ KLFMで表わされる｡ このような分析法で, 試料中にあK LN!"
FOPQ RS TUV% &'()*+,-./012345る異性体や誘導体などを一斉に分析することも可能である｡ 質量の厳密な値が分析できるため, 生体試料中の脂肪酸, アミノ酸, 天然有機化合物,薬物など多岐にわたる分野で応用されている｡ 疾患のメタボローム解析では, 原因の解明や早期診断に向けて旺盛に研究が進められている｡
薬物検出, ドーピング検査, 法医鑑定における機器が導入されて, 従来の細菌感染症の診断 (感質量分析の貢献はよく知られているが, 臨床検査染症起因菌の同定) に従来法とともに使用されての領域でもその応用が期待されている｡ 先天代謝いる｡ マトリックス支援レーザー脱離イオン化飛異常症の診断には以前より用いられており, 近年

行 時 間 型 質 量 分 析 法 (#$%&'()$**'*%+,$*+&

細菌感染症の迅速診断では保険適応となった｡ そ,+*.&/%'.01'.0'
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56%3$***/+7)の他, これまで生化学検査室で行われているホル%&.3+%&89#:;<=)>?@ #A) を用いた同定法

モンやタンパクの測定についても開発が行われてが使用されている")｡いる (表)｡ 本原稿では, 臨床検査領域での質

量分析の活用とその可能性について, 自験例も含めて概説する｡
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図 にあるように, 培養で得られたコロニーをプレートに塗布し, マトリックスを加えてレーザー照射をしてイオン化させ, 電圧をかけて飛ばし, 検出器で検出するものである｡ マトリックスというのはレーザー光を吸収して試料のイオン化検査部の微生物部門では, 迅速に臨床の病原菌を促進する有機化合物のことを指す｡ この方法にを同定・報告することが重要である｡ 報告が遅れより, 細菌のリボゾームがうまくイオン化されるることで適切な感染症治療が行えないと, 患者のことがわかり, リボゾームタンパクの発現の分析病態に悪影響を及ぼしかねず, ひいては医療経済により細菌の菌種分類ができることから, 質量分的にもコストが増大することとなる｡ 微生物部門

析技術に応用された｡ リボゾームタンパクをまとでは収支を度外視して検査に費用を費やしているめてイオン化し, −B3 の高さの真空管内をのが現状である｡ 一般細菌の同定の場合, まずは飛ぶ速さで質量を分析し, それぞれの細菌独自の培地で細菌を増殖させ, 生えてきたコロニーを採リボゾームを構成するタンパクのパターンで細菌取して形態学的, 生化学的性状によって同定するを分類できる｡という工程が必要である｡ そのためには菌の形態

当大学でもいち早く測定機器 C=>DE #A (シ学的な知識と熟練した技術が必要で, 時間とコススメックス・ビオメリュー社) を導入して測定しトがかかる｡てきた｡ F−"!分で測定は終わり同定が可能であ

マススペクトロメトリー法による微生物同定はるが, それを可能にしたのは, 専用のデータベー!""年に保険適応となり, 主要医療機関に測定スであり, 標準株のマススペクトルパターンが数

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千株記録してあり, サンプルの パターンを,感染症の中でも, 臨床的に菌血症・敗血症とい科→属→菌種レベルの順にスコア化し, 同定を行う状態は重篤である｡ 血液中に菌が存在するにもう｡ 簡単に言うと, 図のように各菌種で異なるかかわらず, 血液培養を行っても菌の同定ができパターンを識別する｡ 当科での検出成績を例示すなかったり, 時間がかかったりと, 診断の遅れがると, 菌種ごとの従来法との一致率は表 のよう治療の障害となることも多い｡ &()*+,-./&'になり, 全体を集計すると, 菌種名の完全一致で直接血液培養ボトルから菌種を同定する試みが!
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％, 菌種名までは問わず属名まで一致$"#%％

急速に進歩しており, 迅速診断に活かされている｡となった｡ 菌種別には一致率の低い科・属があり,血液培養ボトルで菌の繁殖がみられたものから直&'では分類できない菌種もあるなどの問題点は接数 )の培養液を採取し, 前処理を行い, 測あるものの, 概ね良好な結果が得られた｡

定することで短時間に菌の同定が可能であり, 開):; )00B

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8発が進んでいる｡
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&で言えば, 質量分析の工程を%度繰り返し行うことである｡

!の工程で夾雑物を減らして試料を分離する｡ 次に, 分離された目的物質をイオン化し #で質量電荷比 ('"() として測定する｡



生化学検査というと, ,  のような酵

それでも類似の分子は分離できないことがあるた

素を酵素反応を利用して比色法で測定するなど,め, 分子を断片化 (フラグメント化) して再度化学反応に基づく検査が主流であった｡ その後,

#に通して目的分子由来のフラグメントイオン

感染症の抗原・抗体検査, ホルモン, 腫瘍マーを分離, 検出する｡

カーなどの検査項目が大幅に増加し, 測定法も免オンの質量電荷比 ('"() のパラメータを )つ増

疫学的測定法を用いるものが主となってきた｡ 酵やすことで, 飛躍的に目的分子検出の特異性を向素や蛍光物質による標識, 化学発光を用いた高感上させることができる｡!"#よりフラグメントイ度な測定法が用いられている｡ 免疫学的測定法

以上の方法を用いると構造が類似していてもひ(イムノアッセイ) では, 抗体を用いる測定であとつの水酸基 (*+) の違いを区別したり, 異性る｡ それゆえ, 抗体の安定性や特異性などが問題体も区別できたりする｡ しかも同じ測定系で一斉となることがある｡ また, 低濃度域の定量性が問に分析できる利点がある｡ 現在実用化に向けて研題となることがある｡ そのような問題点を考えた究が進んでいるものとして, ビタミンＤ代謝物の場合, クロマトグラフィーに加え, マススペクト一斉分析がある｡ 図,に示すように, ビタミンＤロメトリーを連続して行う,!"#"#を利用は脂肪組織への移行や肝臓・腎臓での代謝が非常することで, 特異性と感度の壁を克服できる可能に早いため, 水酸化物の血中濃度で充足度が評価性がある｡

される｡ 一般的には, .*+$/0 が充足状態を反!"#$"#$%&'

映すると言われているが, 遺伝子異常による代謝()!"#"#がどのような場合に検査に用いら異常などを評価するためには, 他の水酸化物濃度!"#"$と総合的に評価する必要がある｡ そのような場合#とは名前のように液体クロマトグラフィーをに現状の 1 2
などの測定法では一定した測定行った後に, マススペクトロメトリーを%度行う値が得られないことより, 同一検体から一斉分析という事 (#"#：タンデムマス) である｡ 図が可能な !"#"#による測定が期待されてれるのか, その原理を簡単に述べる｡*+,-./ 01234

HIJK L#'M L #N )%'OPQ)RS TUVO #!Vいる｡

化されるが, そのうち 0-で測定が可能なピー  

クとして同定できたのは, 表1−2では括弧で示!
"個のアミノ酸からなる分子され, 表1−5に配列が示されるペプチドである｡

量約 #$#%%の分泌性のタンパク質で, 広く体液や0-/0-分析ではさらに5回目の 0-でペプチ細胞内ではライソゾームに存在して, システインド断片を断片化 (フラグメント化) して分析した

プロテアーゼインヒビターとして, プロテアーゼ

結果, 図6のように表1−5で示されたフラグメの制御をしている｡ 糸球体を自由に通過すること

ントイオンの質量電荷比 (7/8) のサイズと同一でろ過され, そのほとんどが近位尿細管で再吸収のピークが認められることがわかる｡ クロマトグされ分解されることより, 血清 & は腎ラムでの溶出時間に一致したピークの強度 (ピー機能の有用なマーカーとして保険適応も通り, 測クの面積) を標準ペプチドの強度と比較すること定されている｡ 髄液中では血中の'('倍程度高濃(面積比) で定量が可能である (図9)｡ 今回我々度に存在し, 中枢神経の炎症の制御に重要な役割

A@Bに由来するペは :;<=>という =
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を果たすことや脳アミロイドアンギオパチーの髄プチドを標準物質として検量線を作成し,液診断に有用であることを報告してきた)$#)｡ 髄液& の測定を行った｡

 は,での測定系は *+,-.法で行ってきたが, より高感度で精度の高い測定を目的に +/0-/0-に! " #  $ %よる測定を検討しているので, 例として紹介する｡

微生物検査の項目で述べたように, 起因菌同定

 は, 表1−2のようなアミノ酸配の迅速性という点で 0.+C,D
EFG0-質量分析

列でできているが, そのままでは分子量が大きす技術は非常に有用で革命的である｡ ただ, 機器がぎて +/0-/0-では測定できない｡ そこで,高価であることから主要病院のみの導入であり,まずは 3
4 で消化する前処理を行いペプチドどのような臨床の場面で使用していくべきなのか断片にしてから分析を行った｡ 幾つかの断片に消具体的な方法についてはまだ検討の余地がある｡&'(?*0123=>&'()*
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また, データベースに一部の菌種が登録できていとして汎用化される可能性もあると思われる｡

ないこと, 異なる菌でリボゾームタンパクが近似

生化学検査項目では, 構造の類似した物質の分しているために鑑別が困難な場合があること, ま別が容易に可能で, 誘導体なども一斉分析できる

た, 真菌では前処理の問題などもあり, 同定でき利点を生かして, の技術を臨床検査ないことがあることなど, 処理法からデータベーで実用化しようという試みが行われている｡ また,スまで, 問題点があることも事実である｡ しかし,今回は述べなかったが, 特性を生かして先天代謝サンプル調整が容易で迅速測定が可能で, 検査自異常症において異常物質の検出が行われ, スク体も低価格化が図れ, 人的誤差も少ないなどの利リーニングが行われている｡ さらにはイメージン点を多く有している｡ 今後改良が進んでいけば,

グ質量分析を用いて, 組織中のがんに特有な分子煩雑な微生物同定過程を代替できる有力なツールの同定やアミロイドーシス前駆タンパク質の同定

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RTb ERも試みられており, 今後早期診断や組織診断に用広い活躍をしてきた質量分析であるが, 今後は技いられる可能性がある｡

術・機器の発展とともに, 臨床検査として医療に

これまではプロテオミクスなどの研究分野で幅)

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寄与できることが期待される｡

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