第49回 日本毒性学会学術年会
ランチョンセミナーL3-8

イメージング質量分析（IMS）の技術紹介
株式会社ＬＳＩＭ安全科学研究所
熊本研究所 安全性研究部
相川 博明

1

Ⓒ 2021 LSIM Safety Institute Corporation All rights reserved

本日の内容1. イメージング質量分析（IMS）とは
2. IMSによる有色ラット眼球内局在評価事例のご紹介

3. おわりに2Ⓒ 2021 LSIM Safety Institute Corporation All rights reserved

イメージング質量分析（Imaging Mass Spectrometry：IMS）とは
例：マウス脳切片におけるLoperamide局在
Loperamide:止瀉薬m/z: 266.1643

化合物の局在を可視化
脈絡叢
NeuroImage., 2018, 172, 808-816
Nat. Med., 2001, 7(4), 493-496【IMSの特徴】
・標識体を使用しない
・1化合物だけでなく、代謝物やマーカー分子など複数化合物を同時に分析
・特定イオンの信号強度とその位置情報から、2次元分布図を画像化・組織（凍結切片）中における微細な局在評価に有用な技術⇒薬効確認（標的組織への到達）、POC確認、毒性発現のメカニズム解明の一助として活用が可能Ⓒ 2021 LSIM Safety Institute Corporation All rights reserved3

IMSを用いた有色ラット眼球内局在評価の事例についてご紹介

4Ⓒ 2021 LSIM Safety Institute Corporation All rights reserved

実験方法
凍結切片作製BNラット（有色）

IMS分析

前処理

レーザー照射クロロキン投与

組織の摘出&凍結m/z
イオン化ﾏﾄﾘｯｸｽ塗布（単回p.o, 6-100 mg/kg）

全体分析

高解像度分析
レーザー照射（イメージ）

レーザー照射（イメージ）

レーザー照射間隔：80 mm5

レーザー照射間隔：15 mm

眼球組織を全体分析＆高解像度分析にて評価Ⓒ 2021 LSIM Safety Institute Corporation All rights reserved

定量的IMS分析

Anal. Bioanal. Chem. (2015) 407: 2177–2187

 定量精度が高いのはin-tissue法 サンプル調製の簡便さからon-tissue法が採択されている傾向
6Ⓒ 2021 LSIM Safety Institute Corporation All rights reserved

眼球組織上のクロロキン分布（全体分析・定性評価）

Normalized peak area ratio• 測定サンプル：単回投与群（6, 20, 100 mg/kg: n=1）の眼球をIMS測定
Chloroquine
20 mg/kg
Control
6 mg/kg
on-tissue (µg/g)

700.3

13

1030

100

300

1000

3000

100 mg/kg

Chloroquine
m/z 320.1888

H&E staining
after IMSIMS/H&E

分析ピッチ80 µm（IS補正あり）
IMAGEREVEAL （Shimadzu）により解析

1 mm• すべての投与群においてクロロキンシグナルが網膜付近で確認Ⓒ 2021 LSIM Safety Institute Corporation All rights reserved• 検量線：on-tissue法
Chloroquine STD (µg/g）

STD(µg/g)

800.3
13
1030
100300
1000
3000

Blank

0.3

13

1030

1003001000

3000

Peak area
Chloroquine
IS*1134047521086
4414733606
41265711198
44167034139
45050688156
4095552642934379236949524004512636364
4286668770635
413038

Normalized
Samplepeak area ratio
Type0.0171
0.0959
0.375
1.04
3.23
9.15
26.5
75.1
278
1070

Unknown
UnknownStandard
Standard
Standard
StandardStandardStandard
Standard
Unknown*IS：Quinacrine

Accuracy (%)

Concentration(µg/g)

95.9
109.3
109.2
105.1
91.9
87.1
97.0
-

< 1.00< 1.00
0.959
3.28
10.9
31.5
91.9
261
9703710

Normalized peak area ratio

Normalized peak area ratio

定量解析：クロロキン標準溶液を用いた検量線

重み付け：1/x2
検出下限：0.3 µg/g
定量範囲：1-1000 µg/g

IMAGEREVEAL (Shimadzu) により解析Ⓒ 2021 LSIM Safety Institute Corporation All rights reserved

眼球局所における定量解析
各個体の網膜付近2部位（A:網膜外層とB:内層）を定量解析

各部位のIMS定量値（µg/g、平均値）

IMS分析結果：
No.103(6 mg/kg)

Normalized peak area ratio

No.101(Control)

B

A

No.105(20 mg/kg)

AB

No.107(100 mg/kg)

AB
1 mm

分析ピッチ80 µm（IS補正あり），IMAGEREVEAL (Shimadzu) により解析

解析領域

A：
網膜外層側

B：
網膜内層側

101

<LLOQ

<LLOQ

103

12.6

<LLOQ

105

79.8

4.02

107

27143.9
LLOQ : 1 µg/g

分析後H&E染色（同一切片）：No.101

9No.103No.105

No.107

各部位におけるクロロキン濃度を定量Ⓒ 2021 LSIM Safety Institute Corporation All rights reserved

高解像度分析（6 mg/kg）• 測定サンプル：単回投与群（6, 20, 100 mg/kg）の眼球網膜部分• 測定Pitch：15 µm
ChloroquineA2E*（m/z 320.1888）*A2Eとは？

脈絡膜（m/z 592.4513）

Chloroquine/A2E

色素上皮細胞層
網膜内層

色素上皮特異的な内因性物質

10

内因性マーカーA2Eとの局在比較，およびIMS分析後の同一切片のH&E染色から組織中の局在を評価

クロロキンシグナルは色素上皮および脈絡膜に主として局在Ⓒ 2021 LSIM Safety Institute Corporation All rights reserved

高解像度分析（20 mg/kg）• 測定サンプル：単回投与群（6, 20, 100 mg/kg）の眼球網膜部分• 測定Pitch：15 µm
Chloroquine
A2E*（m/z 320.1888）

脈絡膜11（m/z 592.4513）*A2E：色素上皮マーカー（内因性）

Chloroquine/A2E

色素上皮細胞層
網膜内層

クロロキンシグナルは色素上皮および脈絡膜に主として局在（同様の傾向）Ⓒ 2021 LSIM Safety Institute Corporation All rights reserved

今回の実験まとめ• IMS分析法（on tissue法）を用いて、クロロキンの眼球内局在評価および局所濃度を定量• 高解像度IMS分析法を用いて評価した結果、クロロキンは色素上皮および脈絡膜に主として局在することが判明• 本法は組織切片中の測定対象化合物および関連分子の局在を、標識せずに評価しうる技術であることから、創薬におけるコンセプト確認や毒性メカニズム解明のための有力なツールとして創薬研究への貢献が期待される。
12Ⓒ 2021 LSIM Safety Institute Corporation All rights reserved