WO2003081229A1 - Technique de dosage de coenzymes dans un echantillon biologique - Google Patents

Technique de dosage de coenzymes dans un echantillon biologique Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method for quantitatively measuring coenzyme A (Coenzyme, hereinafter referred to as GoA) in a biological sample.
  • GoA coenzyme A
  • GoAs are involved in pathways such as fatty acid biosynthesis, degradation, metastasis, hormone synthesis and regulation, and the TCA cycle, and are important compounds that are essential for maintaining vital functions.
  • the role of GoA's as a marker has been emphasized in research on functional analysis of lipid metabolism, etc., and a method for accurately measuring the concentration of GoA's in biological samples has been required.
  • malonyl GoA a component of the lipid metabolism mechanism, is involved in fatty acid oxidation and lipid synthesis in mitochondria, and therefore plays an important role in regulating the metabolism of lipids. It has been spotlighted as an important regulator such as lipid energy metabolism in muscle, regulation of neuropeptide Y expression in the hypothalamus, food intake, and energy consumption control.
  • Various methods such as the enzyme method and the HPLG method have been developed for a long time for measuring GoAs. For example, enzymatic methods include the method of Guynn et al. (Guynn, RW, Methods Enzymo, 1975, 35, 312) and the method of McGarry et al. (McGarry. JD, J. Biol.
  • UV—HPLG method (m 7 ⁇ Hosokawa, Y., Ana I. Biochem., 1978, 91, 1, 370, Demoz, A., J. Chroma tog, B: Biomed. App I-, 1995, 667, 1, 148, etc.)
  • concentration of the biological sample to be measured is measured in muscle, heart, liver, etc.
  • UV-HPLG method has low sensitivity, reproducibility is poor in samples with many contaminants such as organs, and the brain concentration has not been measured. An excellent method is expected.
  • the LG-MS method As another method for obtaining sensitivity, the LG-MS method (see Buchholz, A., Anal. Biochem., 2001, 295, 129) has been developed.
  • the concentration of acetyl GoA in bacteria was measured using a three-dimensional ion trap type mass spectrometer.
  • This method has succeeded in detecting GoA, which is the object of measurement, and separating the peaks.
  • the absolute calibration method was used, and no internal standard substance was used, which was insufficient for obtaining accuracy and reproducibility. It is.
  • the substance to be measured is acetyl-CoA, which has low polarity and is easy to separate on HPLG.
  • microbial samples have advantages such as low levels of contaminants that interfere with measurement and high acetyl GoA concentrations in the samples.
  • GoA eg, in animal organs
  • the polarity is high and separation on HPLG is difficult, or when the sample has a high content of contaminants that interfere with measurement, such as animal organs, or when the concentration in the sample is low.
  • the measurement of malonyl GoA cannot be adequately dealt with.
  • the present invention solves the above problems and provides a method for measuring the concentration of GoA in a biological sample with high sensitivity and excellent reproducibility. Disclosure of the invention
  • the present invention is a method for measuring the concentration of coenzymes A in a biological sample, wherein the biological sample is extracted using a strongly acidic solution.
  • the present invention provides a method for measuring coenzymes A, which comprises a step of carrying out a solid phase extraction step, a step of adding an internal standard substance, and a step of detecting using LC-MS.
  • the present invention is characterized in that the step of extracting coenzymes A from the biological sample is a step of centrifuging the frozen and ground biological sample with a perchloric acid solution and then centrifuging the supernatant.
  • the step of extracting coenzymes A from the biological sample is a step of centrifuging the frozen and ground biological sample with a perchloric acid solution and then centrifuging the supernatant.
  • the solid-phase extraction step is a reverse-phase cartridge in which the supernatant obtained by extracting the coenzyme A with a strongly acidic solution is neutralized, and then filled with a silicic acid gel having octadecylsilyl or octylsilyl groups. It is characterized in that it is a step in which it is applied to a ridge, washed with an aqueous solvent, and then eluted with an organic solvent.
  • the above-mentioned reversed-phase cartridge is conditioned with an acetonitrile and 1 M ammonium acetate solution, the above supernatant is uploaded and eluted with a mixed solution of acetonitrile and ammonium acetate. I do.
  • the present invention provides a method for measuring coenzyme A, wherein the coenzyme A is a fatty acid coenzyme A ester, and the internal standard substance is a structural analog of the coenzyme A. Is provided.
  • the fatty acid coenzyme A ester is a short chain fatty acid coenzyme A ester having a main carbon chain of 2 to 8 carbon atoms, and the structural analog has a carbon number difference from the coenzyme A type.
  • the coenzymes A are malonyl CoA, and the structural analog There Asechiru CoA-d 3 body, methylcarbamoyl Rumaroniru GOA-d 3 body, methylmalonyl GOA-d 4 body, pro Pioniru GOA-d 3 body, pro Pioniru GOA-d 5 body, a malonyl GoA- 1 3 C 3 body It is intended to provide a method for measuring coenzymes A, which is characterized in that: BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
  • Figure 1 shows the chromatogram when measuring Wistar rat muscle samples. You.
  • Figure 2 shows the chromatogram of a Wistar rat liver sample.
  • Fig. 3 shows a chromatogram when measuring a Wistar rat brain sample, the best mode for carrying out the invention.
  • the present invention is a method for measuring GoA's, including extraction from a biological sample with a strongly acidic solution, concentration operation as necessary, addition of an internal standard, adjustment of an HPLG-injected sample, and analysis of GoA's and an internal standard. It consists of HPLG separation, detection of GoA and internal standard substance by mass spectrometer, and quantification based on the area ratio of detected target CoA and internal standard substance.
  • the biological sample refers to all samples containing GoA, such as human and animal organs, humans, animals, plants, etc. Tissue, cells, bacteria, and the like. It is especially important to measure CoA in muscle, heart, liver and brain among organs.
  • the CoAs to be measured include acyl GoA with thiol group acylated, oxidized GoA with thiol group oxidized, and N-acyl GoA with primary acylated acyl. Is mentioned.
  • the GoAs listed here include those that do not exist in biological samples, but these are also used for research purposes such as functional analysis and are important for evaluating drug development effects.
  • acyl GoAs include acetoacetyl GoA, malonyl GoA, succinyl GoA, 3-hydroxy-13-methylglutaryl GoA, glutaryl GoA, CoA, acetyl GoA, benzoyl GoA, phenylacetyl GoA, and phenylacetyl GoA.
  • Isobutyryl GoA Isovaleryl GoA, Petyryl GoA, Beta-methylcrotonyl GoA, Thigrill CoA, 3-Hydroxypropionyl CoA, Ku-tonil GoA, Hexanolyl GoA, Methylmalonyl GoA, Propionyl G0 acryloyl GoA, Araki Doyle GoA, Decanoyl GoA, Ellaid Gill GoA, Oleoil GoA, Palmi Toleoyl GoA, Palmi Toile GoA, Linoleoyl GoA, Mouth Royle GoA, Miris Toleoyl GoA, Nabonyl CoA, Sterol GoA, Oktanoil GoA, Miris Toinole GoA, Farah Kidonil GoA, Heptadecanoyl GoA, Nonadecanoyl GoA, Docosa Hexanoyl GoA, Pentadecanoyl GoA, Betahydroxyptyril
  • N-acyl GoAs include N-butyryl GoA, N-decanoyl GoA, and N-hexanoyl GoA.
  • a strongly acidic solution used for extracting GoA from a biological sample is generally a solution for denaturing a biological sample with protein and extracting a compound to be measured.
  • a preferred example is trichloroacetic acid. Solution, perchloric acid solution and the like.
  • the specific extraction method is not particularly limited, and may be appropriately selected depending on the sample to be measured and the object to be measured. Add to the specified concentration, stir well, centrifuge, and use the supernatant for bioassay. Extract solution.
  • the added internal standard substance are the above-mentioned GoAs or their isotopes.
  • the CoA to be measured and the internal standard substance have similar physical and chemical properties, and both exhibit the same behavior as much as possible in the process of this method. It is preferable that they can be separated without interference with each other. In order to satisfy the relationship, it is preferable to select GoA analogs and CoA isotopes that satisfy the following selection criteria for internal standard substances.
  • GoA analogs have a carbon difference of no more than 3 compared to the target GoA, and if the main carbon chain of the target GoA has a functional group such as alcohol, amine, or carboxylic acid, an internal standard substance Preferably have the same functional group.
  • the GoA isotope is preferably one in which at least three hydrogen atoms in the main carbon chain of the acyl group of the target GoA are replaced with deuterium or 13 C, and which satisfies the above criteria for the GoA analog. .
  • the internal reference materials used are those artificially synthesized such as the deuterium, 13 C, and N-acyl GoA. Is preferred.
  • Asechiru Go A for Asechiru GoA it is inherent in high concentrations, Asechiru GoA - d 3 body, ⁇ Se Tasechiru GOA-d 3 body, ⁇ Se Tasechiru GOA-d 5 bodies, Mechirumaro sulfonyl GOA-d 3 body, methylmalonyl CoA-d 4 body, propionyl G OA- d 3 body, propionyl GOA-d 5 bodies, Isopuchiriru GoA - 1 3 C 3 body.
  • the internal standard substance may be added to the supernatant of GoA extracted from the biological sample in a strongly acidic solution, or may be added to the strongly acidic solution from the beginning. If the behavior of the internal standard is very different during the treatment process, it may be added during the preparation of the HP LG sample and used only for the role of mass spectrometer ionization correction.
  • the extraction supernatant is a strongly acidic solution, neutralization and neutral exchange
  • inject into HPLG The HPLG-injected sample adjusts the pH to 3-10. Above all, it is preferable to measure the pH in the neutral range of 3 to 8 in terms of measurement sensitivity, reproducibility, and stability.
  • the peak of chromatographic tailing occurs due to the influence of the phosphoric acid group of CoA, and there is also an effect such as adsorption to the column.
  • the basicity becomes higher than pH IO there are effects such as decomposition of GoA.
  • a pH adjuster having a buffering action such as ammonium acetate / potassium phosphate, can be used.
  • concentration For the measurement of samples with low concentrations of GoA in biological samples such as the brain, and for high-sensitivity analysis, enrichment is performed. Suitable methods for concentration include lyophilization, concentration under reduced pressure, liquid-liquid extraction, solid phase extraction, and online concentration, among which solid phase extraction is preferred.
  • reversed-phase cartridges For solid-phase extraction, there are commercially available cartridges such as reversed-phase, normal-phase, and ion-exchange types, but reversed-phase cartridges have good reproducibility and are suitable for GoA measurement. Normal-phase systems are not suitable because of the high polarity of GoA, and ion-exchange systems have too high a salt concentration when extracted with a strongly acidic solution, making it difficult to support them on a carrier.
  • the solid-phase extraction is performed by first conditioning the solid-phase force cartridge with an organic solvent and an aqueous solvent, and then extracting the GoA extraction supernatant extracted from the biological sample with a strongly acidic solution.
  • the combined product is applied to a cartridge, and the GoA is adsorbed to the solid phase cartridge. After washing with an aqueous solvent, the adsorbed GoA is eluted.
  • the conditioning operation is performed with an organic solvent and a highly concentrated type I solution.
  • a reversed-phase cartridge condition it with acetate nitrile and 1 M ammonium acetate. Specifically, after injecting 100% acetate nitrile into the solid-phase cartridge, in order to avoid the precipitation of salts, the acetate solution in the aqueous cartridge is temporarily treated with a 50% aqueous solution of acetate nitrile. The concentration of the toll is lowered, and then the motive force is conditioned by injecting a 1 M aqueous solution of ammonium acetate. If the concentration of ammonium acetate is as low as about 50 mM, GoA cannot be completely retained in the reversed-phase system, resulting in poor recovery.
  • organic solvent used for the conditioning operation in addition to acetonitrile, general organic solvents such as methanol and 2-propanol can be used.
  • salt solution in addition to ammonium acetate, ammonium formate, ammonium carbonate, sodium phosphate, potassium phosphate, and the like can be used.
  • concentration is preferably 200 mM to 2 M.
  • Water-based cleaning solution is preferably water, but may contain salts such as ammonium acetate and sodium phosphate.
  • GoA Organic solvents such as acetonitrile, methanol, etc., which do not elute water, etc.
  • the water ratio of the CoA washing solvent should be 50% or more, especially for short chain fatty acid GoA esters. Since the polarity is high in the measurement, it is preferable to use an aqueous solution without an organic solvent.
  • the elution solvent is a common organic solvent used in solid-phase extraction, such as methanol, acetate nitrile, 2-propanol, acetone, tetrahydrofuran, etc., and water or the aqueous solvent used in the aforementioned washing solution.
  • the mixing ratio (0 to 100 ⁇ 1 ⁇ 2) is determined as appropriate from the elution kinetics of GoA and the internal standard substance to be measured and the elution kinetics of contaminants.
  • elution can be carried out with an organic solvent solution of about 20%, but it is preferable to carry out at 20 to 75 ⁇ 75 for subsequent solvent distillation. When it is close to 100%, there is an effect of elution of impurities.
  • the solvent of the eluate is distilled off, and the residue is redissolved with the redissolvent. If the internal standard is not added to the strongly acidic extract, add a certain amount at this point.
  • a liquid chromatography separation column generally used for reverse phase chromatography may be used, but among them, octadecyl silane group Preferred are silicium-based fillers to which (C 18) is bound. Others It is also possible to use silica-based fillers and amides, especially carbamoyl-based chemically bonded silica gels, with orchid groups (G8) attached.
  • the column size may be a commercially available column for analysis, and it can be measured with an inner diameter of 1 mm or more and 10 mm or less, and a length of 50 mm or more and 250 yen or less. However, the size is not limited to this. Basically, it is only necessary to hold the target substance properly and show a clean peak shape.
  • a solvent usually used in reversed-phase HPLC is used, and it is preferable that the mobile phase contains a salt such as evaporable or sublimable ammonium acetate.
  • the mass spectrometer For the detection of GoAs and internal standard substances by a mass spectrometer, preferred examples of the mass spectrometer are quadrupole type, sector type, triple quadrupole type, ion trap type, time-of-flight type, and quadrupole type. Heavy-pole flight time hybrid type. Of these, a quadrupole type and a triple quadrupole type are preferred, and a triple quadrupole type is particularly preferred.
  • the detection conditions are set for the mass according to the compound, and the peaks separated on the analytical column are detected.
  • the sample adjusted for the calibration curve was measured using the above detection conditions, and the peak area of the target GoA and the internal standard obtained was obtained.
  • the calibration curve is created from the linear regression line by the least squares method, and the peak area ratio between the CoA and the internal standard substance obtained by the actual sample measurement is back calculated and regressed to calculate the concentration of the GoA to be measured.
  • DESCRIPTION GoA such measuring method of the present invention, in muscle, shows an embodiment for the measurement of Malo t nil GoA in the liver and brain.
  • acetyl GoA-d 3 mg was accurately weighed with a precision balance, and dissolved with 6% perchloric acid to a concentration of 10 ⁇ to obtain a standard stock solution. A 5 M solution was prepared by diluting this standard stock solution with 6% perchloric acid.
  • the acetyl GoA-d 3 was synthesized according to Simon's method (Simon, E. ⁇ , JAS, 1953, 75, 2520) using GoA as the starting material and acetic anhydride-d6.
  • Ammonium acetate solution 300 pooled standard solution for calibration curve, biological sample extract, and multiple individual samples of biological extract for QC 200 juL
  • the IS solution was added to the solution, and only the QG standard solution (20 L) was added to obtain a sample for solid phase extraction.
  • HPLG system Agi lent 1100 (Agi lent)
  • HPLG The analysis conditions for HPLG were AQUA G18 as the analytical column, and a guard column for AQUA G18 as the guard column.
  • the column temperature was 25 ° C, and the mobile phase was 10 mM ammonium acetate (pH not adjusted) aqueous solution (solution A). ) And methanol (Solution B) at a flow rate of 1 ml / min under the gradient conditions shown in Table 1.
  • Mass spectrometry was performed by the ionization method (turbo ion spray, positive mode). Malonyl GoA ion (Q1: 854 (m / z), Q3: 347 (m / z)), acetyl GoA-d three- body ion ( Q1: 813 (m / z;) and Q3: 306 (m / z)) were measured. 4) Quantitative value calculation method
  • the peak was identified by the retention time and the mass number of the monitor ion obtained by the MRM method (malonyl GoA: m / z 854 ⁇ 347, IS: m / z 813 ⁇ 306). This was performed by the internal standard method based on the peak area ratio of the sample.
  • the calibration curve formula the quantitative value of the extract in the QG sample and the biological sample, the calibration curve formula uses the relationship between the peak area ratio (y) of malonyl GoA to IS (y) and the concentration (X) to determine the least squares method (weight 1 / x).
  • the concentration of the extract in the QG sample and the biological sample was determined by the following equation using the calibration curve equation.
  • QC1 to QG3 are values obtained by subtracting Q0 from the obtained quantitative values, and as shown in Tables 3 to 5, the accuracy (% CV) in muscle concentration is 1.7-9.1%.
  • GoA in a biological sample can be quantitatively measured accurately and with good reproducibility using LC-MS.

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Description

明 細 書 生体試料中補酵素 A類の測定方法 技術分野
本発明は、 生体試料中の補酵素 A類 Coenzyme 以下 GoA類と称 す) の定量測定方法に関する。 背景技術
GoA類は脂肪酸の生合成、 分解、 転移、 ホルモン合成と調節、 T C Aサイクルなどの経路に含まれ、生命機能維持に欠かせない重要な化 合物である。 脂質代謝の機能解析研究などにおいて、 GoA類のマーカ 一と しての役割が重要視され、 生体試料中の GoA類の濃度を正確に測 定する方法が求められてきた。
このような中で.、 脂質代謝機構の構成成分であるマロニル GoAは、 ミ トコンドリアに於ける脂肪酸酸化と脂質合成に関与する為、脂質代 謝調節の上で重要な役割を担い、心臓や骨格筋での脂質エネルギー代 謝、大脳視床下部におけるニューロぺプチ ド Yの発現制御、食物摂取、 エネルギー消費制御など重要な調節因子として脚光を浴びている。 かかる GoA類の測定方法としては、 古くから酵素法や HPLG法など各 種方法が開発されている。例えば酵素法による測定方法と しては Guynnらの方法 ( Guynn, R. W. , Methods Enzymoに, 1975, 35, 31 2) や McGarryらの方法 ( McGarry. J. D. , J. B i o l . Chem. , 1978, 2 53, 22, 8291 ) などがある。 これは例えばマ ロ ニル GoAを測定 対象にする と きには、 放射能ラベル したァセチル Go Aなどの マ ロ ニル CoA依存的な取 り 込みを測定する ものである。 しか し、 こ の方法は特定の GoA類が測定対象と な り 汎用性がな く 、 測定時に共存する他の GoA類によ って調節がかか リ 真の値を 示さない場合があ り 、 更に操作が煩雑であるな どの欠点があ る。
UV— HPLG法 ( m 7 \ Hosokawa, Y. , Ana I . B i ochem. , 1978, 91 , 1 , 370、 Demoz, A. , J. Chroma togに , B: B i omed. App I - , 1995, 667, 1 , 148な ど参照。 ) によ る CoA類の測定の報告例は非常に多い。 測定する生体試料と して も筋肉、 心臓、 肝臓中などの濃度が 測定されている。 しか し、 UV- HPLG法は感度が低いため、 臓 器のよ う に夾雑物が多い試料中では再現性が悪 く 、 特に脳中 濃度は測られてお らず、 よ り 高感度、 再現性に優れた方法が 期待されている。
また感度を得るための別の方法と して、 LG- MS法 ( Buchhol z, A., Anal. Bi ochem., 2001, 295, 129を参照) が開発されている。 かか る方法は菌中のァセチル GoA濃度を 3次元イオントラップ型マススぺ ク トロメータで測定したものである。かかる方法では測定対象である GoAの検出とピーク分離には成功しているが、絶対検量線法を採用し、 内部標準物質を使用しておらず、 正確性、再現性を得るには不十分で ある。 また測定対象物質がァセチル CoAであり、 極性が低く HPLG上で の分離が容易である。 さらに、 菌中試料は測定を妨害するような夾雑 物含量が低く、 試料中のァセチル GoA濃度が高いなどの優位な点があ る。 それに比べて極性が高く HPLG上での分離が困難な場合、動物臓器 のように測定を妨害する夾雑物含量が多い試料の場合、試料中濃度が 低い場合、 などの GoA類 (たとえば動物臓器中のマロニル GoA) の測定 には充分に対応できない問題がある。
本発明は上記問題点を解決するものであり、 生体試料中 GoA類の高 感度で再現性に優れた濃度測定法を提供するものである。 発明の開示
本願発明者らは、上記のような課題のもとに鋭意研究を重ねた結果. 以下の方法を見出した。すなわち本発明は、 生体試料中の補酵素 A類 の濃度を測定する方法であり、生体試料を強酸性溶液を使用して抽出 するステップ、固相抽出ステツプ、内部標準物質を添加するステツプ、 L C— M Sを用いて検出するステップを備えることを特徴とする補 酵素 A類の測定方法を提供するものである。
また本発明は、上記生体試料から補酵素 A類を抽出するステツプが 凍結粉砕した上記生体試料を過塩素酸溶液で攪拌した後に、上清を遠 心分離するステップであることを特徴とする上記補酵素 A類の測定 方法を提供する。
上記固相抽出ステツプは、上記補酵素 A類を強酸性溶液で抽出した 上清を中和した後、ォクタデシルシリル基乃至ォクチルシリル基を有 するシリ力ゲルを充填した逆相系カー 卜 リ ッジにアプライ し、水系溶 媒で洗浄した後、有機系溶媒で溶出させるステツプであることを特徴 とする。 特に上記逆相カー トリ ッジを、 ァセ トニ トリル及び 1 M酢酸 アンモニゥム溶液でコンディショニングした後に、上記上清をアップ ィ し、ァセ トニ トリル及び酢酸アンモニゥム混合溶液で溶出させるこ とを特徴とする。
また本発明は、 該補酵素 A類が脂肪酸補酵素 Aエステル類であり、 該内部標準物質が、該補酵素 A類の構造類似体であることを特徴とす る補酵素 A類の測定方法を提供するものである。
その中でも該脂肪酸補酵素 Aエステル類が、主炭素鎖の炭素数が 2 〜 8個の短鎖脂肪酸補酵素 Aエステルであり、該構造類似体が該補酵 素 A類との炭素数差が 3個以内であり、且つァシル基の主炭素鎖の水 素が 3個以上重水素、 或は 1 3 Cに置換されたもの、 特に該補酵素 A 類がマロニル CoAであり、 該構造類似体がァセチル CoA- d 3体、 メチ ルマロニル GoA— d 3体、 メチルマロニル GoA- d 4体、 プロ ピオニル GoA- d 3体、 プロ ピオニル GoA- d 5体、 マロニル GoA- 1 3 C 3体である ことを特徴とする補酵素 A類の測定方法を提供するものである。 図面の簡単な説明
図 1 は、ウィスター系ラッ ト筋肉試料測定時のクロマ トグラムを示 す。
図 2は、ウィスター系ラッ ト肝臓試料測定時のクロマ トグラムを示 す。
図 3は、ウィスター系ラッ ト脳試料測定時のクロマ 卜グラムを示す, 発明を実施するための最良の形態
本発明は、 GoA類の測定方法であり、 生体試料からの強酸性溶液に よる抽出、 必要に応じた濃縮操作、 内部標準物質の添加、 HPLG注入サ ンプルの調整、 GoA類と内部標準物質の HPLG分離、 GoA類と内部標準物 質の質量分析計による検出、 検出された測定対象 CoAと内部標準物質 の面積比からの定量で構成される。
GoA類の生体試料からの強酸性溶液による抽出において、 生体試料 とは GoA類が内在するすべての試料が対象であり、 具体例と しては、 人や動物の臓器、 人、 動物、 植物などの組織、 細胞、 菌などが挙げら れる。 臓器のなかでも特に筋肉、 心臓、 肝臓、 脳中の CoA類の測定が 重要である。
測定対象の CoA類と しては、 チオール基がァシル化されたァシル Go A類や、 チオール基が酸化的に結合した GoA酸化体類、 1級ァミンがァ シル化された N -ァシル GoA類が挙げられる。ここで挙げた GoA類には生 体試料中には存在しないものが含まれるが、これらについても機能解 析などの研究目的で使用され、医薬品開発の効果評価の為に重要であ る。
ァシル GoA類の具体例と して、 ァセ 卜ァセチル GoA、 マロニル GoA、 スクシニル GoA、 3—ヒ ドロキシ一 3—メチルグルタ リル GoA、 グルタ リル GoA、 CoA、 ァセチル GoA、 ベンゾィル GoA、 フェニルァセチル GoA、 イソプチリル GoA、 イソバレリル GoA、 プチリル GoA、 ベータ一メチル クロ 卜ニル GoA、 チグリル CoA、 3—ヒ ドロキシプロ ピオニル CoA、 ク 口 トニル GoA、 へキサノィル GoA、 メチルマロニル GoA、 プロ ピオニル G 0 ァク リ ロイル GoA、 ァラキドイル GoA、 デカノィル GoA、 エライ ド ィル GoA、 ォレオイル GoA、 パルミ トレオイル GoA、 パルミ トイル GoA、 リ ノ レオイル GoA、 口一ロイル GoA、 ミ リス トレオイル GoA、 ナ一ボノ ィル CoA、 ステロイル GoA、 ォクタノィル GoA、 ミ リス トイノレ GoA、 ァラ キ ドニル GoA、 ヘプタデカノィル GoA、 ノナデカノィル GoA、 ドコサへ キサノィル GoA、 ペンタデカノィル GoA、 ベーターヒ ドロキシプチリル GoA、 ヘプタノィル CoA、 バレリル CoA、 2—ブテノィル GoA、 ステア口 ィル GoAなどが挙げられる。
N -ァシル GoA類の具体例と しては、 N-ブチリル GoA、 N-デカノィル G oA、 N -へキサノ ィル GoAなどが挙げられる。
チオール基が酸化的に結合した GoA酸化体類の具体例と しては GoA 酸化体、 GoAグルタチオンジスルフィ ドなどが挙げられる。
なかでも、 ァセチル CoA、 GoA、 スクシ二ル CoA、 ァセ トァセチル Go 3—ヒ ドロキシ一 3—メチルダルタ リル GoA、 プロ ピオニル CoA、 メチルマロニル GoA、マ口ニル GoA、 3—ヒ ドロキシプロピオニル CoA、 ァク リ ロイル GoA、 ォレオイル GoA、 ステアロイル GoA、 リノ レニル Go A、 ァラキ ドニノレ CoA、 ノ ルミ トイル CoA、 ステロイル GoA、 イソブチリ ル GoA、 GoA酸化体、 GoAグルタチオンジスルフィ ドなどが好ましく、 特にァセチル CoA、 GoA、 スクシニル GoA、 ァセ トァセチル GoA、 3—ヒ ドロキシー 3—メチルダルタ リル GoA、 プロ ピオニル GoA、 メチルマロ ニル GoA、 マ口ニル CoA、 イソブチリル CoA、 GoAグルタチオンジスルフ ィ ドといった短鎖 ( C 8以下) 脂肪酸 GoAエステル類、 チォエステル 類などの測定に適している。
生体試料から GoA類を抽出する際に使用する強酸性溶液は、 一般的 に生体試料をタ ンパク変性させ、測定対象化合物を抽出する溶液であ リ、 好適な具体例と しては トリクロ口酢酸溶液、 過塩素酸溶液などが 挙げられる。 具体的抽出方法は特に限定するものではなく、 測定する 試料、 測定対象によリ適宜選択するものであり、 例えば筋肉や脳など の生体組織を液体窒素で凍結後粉砕し、上記強酸性溶液で所定濃度と なるように加え、 充分に攪袢した後、 遠心分離し、 その上清を生体試 料抽出溶液とする。
添加する内部標準物質の好適な具体例は、 上記の GoA類、 あるいは それらの同位体である。 内部標準法の性格からすれば、 測定対象 CoA と内部標準物質は物理的性質、 化学的性質などが類似であり、 本法の 過程においてできるだけ両者が同じ挙動を示すが、 検出する際には、 互いに干渉せず分離できる関係が好ましい。かがる関係を満足する為 に以下のような内部標準物質の選択基準を満たすような GoA類縁体、 C oA同位体を選択するのが好ましい。
GoA類縁体は測定対象 GoAと比較して、 炭素数差が 3個以内であリ、 測定対象 GoAの主炭素鎖がアルコール、 ァミン、 カルボン酸などの官 能基を有する場合は、内部標準物質も同様の官能基を有することが好 ましい。 また GoA同位体は、 測定対象 GoAのァシル基の主炭素鎖の水素 が 3個以上重水素、 または1 3 Cに置き換わっているものであって、 かつ上記 GoA類縁体の基準を満たすものが好ましい。
—方で CoA類は、 基本的には生体由来のものが存在する為、 使用す る内部標準物質としては前記重水素体や1 3 C体、 N -ァシル GoAなど人 ェ的に合成したものが好ましい。 例えば、 ラッ ト肝臓中のマロニル G oAを測定するには、 ァセチル GoAが高濃度で内在するためァセチル Go Aを内部標準物質と して使用することは出来ず、 ァセチル GoA - d 3体、 ァセ トァセチル GoA- d 3体、 ァセ トァセチル GoA- d 5体、 メチルマロ ニル GoA— d 3体、 メチルマロニル CoA- d 4体、 プロピオニル G oA- d 3 体、 プロピオニル GoA- d 5体、 イソプチリル GoA- d 7体、 或はメチル マロニル GoA- 1 3 C 3体を使用するのが好ましい。
内部標準物質の添加は強酸性溶液にて生体試料中から GoAを抽出し た上清に添加するか、強酸性溶液中に初めから加えておくかのどちら でもよい。また処理過程であまリに内部標準物質の挙動が異なるので あれば、 HP LGサンプル調製時に添加し、 質量分析計のイオン化の補正 の役割のみとして使用してもよい。
抽出上清は強酸性溶液である為、 中和、 溶媒交換等によリ中性領域 に pHを調整した後、 HPLGに注入する。 HPLG注入サンプルは、 pHを 3〜 1 0に調整する。なかでも pHが 3〜 8の中性領域で測定するのが測定 感度、再現性、安定性の点から好ましい。 pH 2以下の酸性側になると、 CoAのリン酸基の影響を受けてクロマ 卜のピークのテーリングが起こ る他、 力ラムに吸着するなどの影響がある。 また pH I O以上の塩基性に なると、 GoA類が分解するなどの影響が出る。 pHの調製に用いる試薬 には、 酢酸アンモニゥムゃリン酸カ リウムなどの緩衝作用を有する p H調整剤を使用することが出来る。
脳など生体試料中の GoA類の濃度が低い試料測定、 高感度分析を行 なうに当たっては濃縮操作を実施する。 濃縮の好適な方法としては、 凍結乾燥、 減圧濃縮、 液液抽出、 固相抽出、 オンライン濃縮などが挙 げられるが、 なかでも固相抽出が好ましい。
固相抽出は、 逆相系、 順相系、 イオン交換性などの市販カートリ ツ ジがあるが、 逆相系カー トリッジが再現性が良く、 GoA類測定に適し ている。 順相系は GoA類の極性が高い為適さず、 イオン交換系は、 今 回の強酸性溶液で抽出する場合、塩濃度が高すぎて担体に保持させる ことが困難である。
固相抽出の操作は、 まず、 固相力一卜リッジを有機溶媒と水系溶媒 などを用いてコンディショニング操作を施した後、生体試料中から強 酸性溶液で抽出した GoA類の抽出上清を中和したものをカートリッジ にアプライし、 GoA類を固相カートリ ッジに吸着させ、 次いで水系溶 媒で洗浄した後、 吸着した GoA類を溶出させる。
コンディショニング操作は、 有機溶媒と高濃度の ¾類溶液で行う。 逆相系カー トリ ッジを使用する場合はァセ 卜二 トリル及び 1 M酢酸 アンモニゥムでコンディショニングを行う。 具体的には、 1 00 %ァセ 卜二 卜リルを固相カートリ ッジに注入させた後、塩類の析出を避ける 為、一旦 50%ァセ トニ トリル水溶液で力一トリッジ中のァセ トニ トリ ル濃度を下げ、その後 1 M酢酸アンモニゥ厶水溶液を注入することで 力一 トリ ッジのコンディショニングを行う。 50 m M程度の低濃度の酢酸アンモニゥムでは、逆相系力一トリッジ に GoA類を完全に保持することが出来ず、 回収率が悪くなる。
コンデイショニング操作に使用する有機溶媒は、ァセ トニ トリルの ほか、 メタノール、 2—プロパノール等の一般的有機溶媒を使用する こ-とが出来る。 また塩溶液としては、 酢酸アンモニゥムの他、 ギ酸ァ ンモニゥム、 炭酸アンモニゥ厶、 或はリン酸ナ トリウム、 リン酸カリ ゥ厶等を使用することが出来る。含有濃度は 200mMから 2 Mが好ましい ( 洗浄用の水系溶液は、 水が好ましいが、 これに酢酸アンモニゥムゃ リン酸ナ トリウム等の塩類を含んでも良い。更に洗浄効果を高めるた めに、 GoA類が溶出しない程度のァセ トニ トリルやメタノール等の有 機溶媒を含有することも可能である。 CoA類の洗浄溶媒の水の比率は 5 0 «½以上と し、 特に短鎖脂肪酸 GoAエステルの測定では極性が高い為、 有機溶媒無添加の水溶液とするのが好ましい。
その後、 溶出溶媒を使用して、 カートリ ッジに保持した測定対象 G oAを溶出する。 溶出溶媒は固相抽出で使用される一般的な有機溶媒、 例えばメタノール、 ァセ 卜二卜リル、 2—プロパノール、 アセ トン、 テ トラヒ ドロフランなどと水または前述の洗浄液で使用した水系溶 媒の混合液を使用し、 混合比率 (0〜 1 00<½ ) は測定対象の GoA及び内 部標準物質の溶出動態及び夾雑物の溶出動態から適宜決定する。
マロニル GoAなどの短鎖脂肪酸 GoAエステルの場合、 20 %程度の有機 溶媒溶液で溶出が可能であるが、その後の溶媒留去のため 20〜75 <½で 行なうのが好ましい。 1 00 %近くになると夾雑物溶出の影響がある。
溶出液の溶媒を留去して、 再溶解液で残渣を再溶解する。 もし、 内 部標準物質を強酸性溶液による抽出液に添加しなかった場合、この時 点で一定量を添加する。
GoA類と内部標準物質の HPLG分離において、 液体クロマ 卜グラフ用 分離カラムは一般的に逆相クロマ トグラフィ一用と して市販されて いるものを使用すればよいが、 なかでもォクタデシルシラン基 ( C 1 8 ) が結合しているシリ力ベースの充填剤が好ましい。その他ォクチルシ ラン基 (G8 ) が結合したシリカベースの充填剤やアミ ド系、 特にカル バモイル基化学結合型シリカゲルを使用することも可能である。
カラムサイズは市販されている分析用のものでよく 、内径 1 mm以上、 1 0mm以下で、長さが 50圆以上、 250圓以下のもので測定が可能である。 ただし、 サイズに関してはこれに限定することなく、 基本的には測定 対象物質がきちんと保持さ て、 きれいなピーク形状を示せばよい。 移動相は逆相 HPLCで通常用いられる溶媒を使用し、好ましく は蒸発性 または昇華性の酢酸アンモニゥムなどの塩が含有されている方がよ い。
GoA類と内部標準物質の質量分析計による検出において、 質量分析 計の好適な具体例は四重極型、 セクタ一型、 トリ プル四重極型、 ィォ ン トラップ型、 飛行時間型、 四重極飛行時間ハイプリ ッ ド型などが挙 げられる。 なかでも四重極型、 トリ プル四重極型が好ましく、 特に 卜 リ プル四重極型が最も好 しい。検出条件は化合物に応じたマスュニ ッ 卜を設定し、 分析カラム上で分離されたピークを検出する。
検出された測定対象 GoAと内部標準物質の面積比からの定量におい て、 検量線用に調整したサンプルを上記検出条件を用いて測定し、 得 られた測定対象 GoAと内部標準物質とのピーク面積比と濃度を用いて 検量線を作成する。検量線は最小二乗法による一次回帰直線から作成 し、 実サンプル測定で得られた測定対象 CoAと内部標準物質とのピー ク面積比を逆算回帰させ、 測定対象 GoAの濃度を算出する。 実施例
以下、 本発明の GoA類の測定方法について、 筋肉中、 肝臓中及び脳 中のマロ t二ル GoAの測定に関する実施例を示す。
1 . 標準溶液の調製
マロニル CoA リチウム塩、 数 m gを精密天秤で正確に量り と リ、 1 0 mMの濃度になるように 6%過塩素酸で溶解し標準原液と した。この標 準原液を 6%過塩素酸で順次希釈することにより、 1 0 1« , 5 μ Μ , 1 Μ, 500nM, 100nM, 50nM, 10nM検量線用標準溶液を調製した。 また同様 に標準原液を 6%過塩素酸で順次希釈することにより、 50 M, 5 i M, 50 0 nM 再現性確認(QG)用標準溶液を調製した。 2. 内部標準溶液(IS)の調製
ァセチル GoA-d 3体 数 mgを精密天秤で正確に量リとり、 10 ιτιΜの濃 度になるように 6%過塩素酸で溶解し標準原液と した。この標準原液を 6 %過塩素酸で希釈することにより、 5 Mの溶液を調製した。 尚、 ァセチル GoA-d 3体は、 原料に GoAと、 無水酢酸一 d6を用いて Simonの 方法 (Simon, E.丄, J. A. S., 1953, 75, 2520) に従って合成した。
3. 測定試料溶液の調製
1 ) 生体試料抽出液の調製
ウィスター系ラッ トの筋肉、 肝臓、 脳を摘出した直後に、 液体窒素 中で凍らせ粉々に粉砕した後、 6%過塩素酸を 5ml/g wet wt.になるよ うに加え、 よく攪拌した。 9000回転で遠心分離し、 上清を生体試料抽 出液とした。
2 ) 試料前処理法
筋肉、肝臓中濃度測定の場合: 酢酸アンモニゥ厶溶液(pH未調製) 300 しに、 検量線用標準溶液、 生体試料抽出液、 QC用は生体抽出液 の複数個体分をプールしたもの 200 ju L、 I S溶液 20 し、 QG用のみ QG用標準溶液 20 Lを添加して、 固相抽出用試料とした。
脳中濃度測定の場合 : 1M酢酸アンモニゥム溶液 (pH未調製) 450 しに、 検量線用標準溶液、 生体試料抽出液、 QG用は生体抽出液の複数 個体分をプールしたもの し、 I S溶液 20 ^ し、 QG用のみ QG用標 準溶液 20 しを添加して、 固相抽出用試料とした。
固相抽出カートリ ッジであるポン ドェルート C 18 100mg/1mL (バリ アン社製)をァセ トニ トリル 1mし、 50%ァセ トニ トリル水溶液 1ιτιし 1Μ 酢酸アンモニゥム溶液 (pH未調整) 1 m Lでコンディショニングした 後、 固相抽出用試料をアプライ した。 水 1 m Lで洗浄し、 ァセ トニ ト リル/ ·50πΜ酢酸アンモニゥム溶液 (ρΗ未調整) = 2 8の混合溶液 1 m Lで溶出した溶液を凍結乾燥して溶媒留去した。 そして残渣に水 2 Ο μ Lを加えて溶解したものを測定試料溶液と し、 Lを LG/MS/M Sシステムに注入した。
4. 測定装置および装置条件
1 ) 測定機器
LC/MS/MSシステムと して、以下に記載のある装置、機器を使用した。
HPLGシステム : Agi lent 1100 (Agi lent)
ォー 卜サンプラー : Shimadzu SIL-HTc (島津製作所) 質量分析装置 : API 3000 (Appl ied Biosystems)
2 ) HPLG条件
HPLGの分析条件は、 分析カラムと して AQUA G18、 ガー ドカラムと し て AQUA G18用ガー ドカラムを使用し、 カラム温度 25°C、 移動相は 10m M酢酸アンモニゥム(pH未調整)水溶液(A液)およびメタノール(B液)を 使用し、 流速 1 ml/minで、 表 1 に示すグラジェン ト条件で行なった。
表 1 HPLGグラジェン ト条件
Figure imgf000013_0001
3 ) M S条件
質量分析は、 イオン化法 (ターボイオンスプレー、 ポジティ ブモー ド) で行い、 マロニル GoAイオン (Q1 :854 (m/z)、 Q3:347 (m/z) ) 、 ァ セチル GoA- d 3体イオン (Q1 :813(m/z;)、 Q3: 306 (m/z) ) を測定した。 4 ) 定量値の算出方法
ピークの同定は MRM法 (マロニル GoA:m/z 854→347, IS: m/z 813→3 06)によリ得られた保持時間及びモニターイオンの質量数により行い. 定量はマロニル GoAと ISのピーク面積比による内部標準法によって行 なった。 検量線式、 QG試料及び生体試料中抽出液の定量値について、 検量線式は ISに対するマロニル GoAのピーク面積比(y)と濃度(X)と の関係を用いて最小二乗法 (重み 1/x) により求めた。
y = a x + b
x:濃度、 y:ピーク面積比
QG試料及び生体試料中抽出液の濃度は、検量線式によリ次式で求め た。
X = ( y — b ) Z a
X:求める濃度
5. 結果
1 ) 直線性 :検量線用試料を上記分析法に従って測定し、 検量線を作 成した (表 2 ) 。 1/Xの重み付けを行い、 相関係数(r)は 0.9998、 相対 誤差 (RE) は一 7.5〜十 6.8%と、 良好な直線性を示した。
表 2 : 検量線データ
理論値(nM) 実測値(nM) 相対誤差(%)
10 10.7 6.8
50 46.3 -7.5
100 94.8 - 5.2
500 506 1.2
1, 000 1, 040 4.4
5, 000 5, 070 1.4
10, 000 9, 890 -1.1
相関係数(r) 0.9998 2 ) 再現性 :
再現性確認(QG)試料と して、 ブランク試料 (Q0) 及び 500 n M, 5jW M, 50j« Mの QC用標準溶液を添加した QC試料 (Q1, Q2, Q3、 各濃度 N=3) のマロニル GoA濃度を測定した。 QC1 ~QG3は、 得られた定量値から Q0 を差し引いた値であり、 表 3から表 5に示すように、 筋肉中濃度にお いては精度 (%CV) 1. 7 - 9. 1 %.真度(%RE) - 4. 3〜 5■ 7 %、 肝臓中濃度においては精度 (%GV) 3. 0〜 8 · 2 %、 真度 (%RE) — 5. 6〜 9. 1 o/o、 脳中濃度においては精度 (%GV) 2. 0〜 7. 5 %、 真度 (%RE) — 3. 6〜 6. 9 %といずれも良好な値を示した。
3 ) 生体試料中のマロニル GoA濃度の測定 :
ウィスター系ラッ 卜 6個体について、 筋肉、 肝臓、 及び脳中のマロ ニル GoA濃度を測定した。 クロマ トグラム (図 1 乃至図 3 ) 及び測定 結果 (表 6乃至表 8 ) を示す。 表 6 ウイスタ ッ 卜筋肉中のマロニル GoA濃度
ゥイスター系ラ マロニル GoA濃度
ッ ト個体 No. (nmol/g wet wt. )
1 5.94
2 5.21
3 6.41
4 6.01
5 4.54
6 4.12 表 7 ウィスター系ラッ ト肝臓中のマロニル GoA濃度
表 8
Figure imgf000016_0001
発明の効果
本発明による測定法によれば、 生体試料中の GoA類を L C— M Sを 用いて、 正確に再現性よく定量的に測定することが可能となる。
表 3 筋肉サンプルを用いた再現性確認試験結果
Figure imgf000017_0001
表 4 肝臓サンプルを用いた再現性確認試験翁
肝臓 QCO QC1 QC2 QC3
QC sample Endogenous level 0. 25nmol/g wet wt. 2. 5 nmol/g wet wt. 25 nmol/g wet wt. mean (nmol/ g wet wt. ) 0. 50 0. 272 2. 67 23. 6
CV (%) 8. 2 4. 8 5. 0 3. 0
RE (%) 9. 1 6. 8 -5. 6 表 5 脳サンプルを用いた再現性確認試鹦結果
m ~ QCO QC1 QC2 QC3
QC sample Endogenous level 125 praol/g wet wt. 1250 pmol/g wet wt. 12500 pmol/g wet wt mean 、pmol/g wet wt. ) 51. 6 120. 5 1336 13337
CV (%) 4. 6 7. 5 2. 0 4. 3
RE (%) . - 3. 6 6. 9 6. 7

Claims

請求の範囲
1 . 生体試料中の補酵素 A類の濃度を測定する方法であり、 生体試 料を強酸性溶液を使用して抽出するステップ、 固相抽出ステツ プ、 内部標準物質を添加するステップ、 L C— M Sを用いて検 出するステップを備えることを特徴とする補酵素 A類の測定 方法。
2 · 上記生体試料から補酵素 A類を抽出するステップが、 凍結粉砕 した上記生体試料を過塩素酸溶液で攪袢した後に、 上清を遠心 分離するステップであることを特徴とする請求項 1 記載の補 酵素 A類の測定方法。
3 . 上記固相抽出ステップが、 上記補酵素 A類を強酸性溶液で抽出 した上清を中和した後、 ォクタデシルシリル基乃至ォクチルシ リル基を有するシリ カゲルを充填した逆相系カー ト リ ッジに アプライ し、 水系溶媒で洗浄した後、 有機系溶媒で溶出させる ステップであることを特徴とする請求項 1 、 2記載の補酵素 A 類の測定方法。
4 . 上記逆相カー トリ ッジを、 ァセ トニ トリル及び 1 M酢酸アンモ
, ニゥム溶液でコンディショニングした後に、 上記上清をァプラ ィすることを特徴とする請求項 3記載の補酵素 A類の測定方 法。
5 . 上記有機系溶媒が、 ァセ トニ ト リル及び酢酸アンモニゥム混合 溶液であることを特徴とする請求項 3記載の補酵素 A類の測 定方法。
6 . 該補酵素 A類が脂肪酸補酵素 Aエステル類であり、 該内部標準 物質が、 該補酵素 A類の構造類似体であることを特徴とする請 求項 1 記載の補酵素 A類の測定方法。
7 . 該脂肪酸補酵素 Aエステル類が、 主炭素鎖の炭素数が 2〜 8個 の短鎖脂肪酸補酵素 Aエステルであリ、 該構造類似体が該補酵 素 A類との炭素数差が 3個以内であり、 且つァシル基の主炭素 鎖の水素が 3個以上重水素に置換されたもの、 或いは主炭素の 炭素が 3個以上 1 3 Cに置換されたものであることを特徴とす る請求項 6記載の補酵素 A類の測定方法。
該補酵素 A類がマロニル GoAであり、 該構造類似体がァセチル G oA - d 3体、 メチルマロニル CoA- d 3体、 メチルマロニル GoA- d 4体、 プロ ピオニル GoA - d 3体、 プロ ピオニル GoA- d 5体、 メチ ルマロニル GoA- 1 3 C 3体であることを特徴とする請求項 7記 載の補酵素 A類の測定方法。
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