JP2008156571A - リン脂質及び糖脂質の吸着分離方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】リン脂質及び糖脂質を含む試料を酸性条件下で、ヒドロキシカルボン酸の存在下に酸化チタンに接触させ、リン脂質及び糖脂質を同時に吸着させる。次いで、リン脂質及び糖脂質を夫々別箇に分離させる。この際、リン脂質におけるリン酸基の吸着を阻害せずに、糖脂質を溶出する。
【選択図】図1
Description
又、順相クロマトグラフィーでも行なうことが出来る。糖脂質を分析する際には、グリセロリン脂質を弱アルカリ加水分解させる必要があり、リン脂質を分析する際には、糖脂質は阻害物質となる。
又、対象物質は異なるが、ペプチドにリン酸基が結合したリン酸化ペプチドの精製の分野において、チタニアカラムを用いた方法がある。非特許文献2においては、リン酸化ペプチドの精製の際にもヒドロキシカルボン酸が使用されている。しかし、ここでのヒドロキシカルボン酸を使用する目的は、リン酸化ペプチド以外の非特異的な物質の吸着を減少させるために使用しており、本発明の目的である糖を含む物質の分離に関しては、考慮されていない(非特許文献2)。
ここで挙げる糖脂質を構成する糖は、「水酸基を2個以上持ったアルデヒド乃至ケトン」として定義される糖のほかに、環状構造をとるヘキソースや(N−アセチル)グルコサミン、或いはシアル酸などを総称するものである。
又、本発明に係るリン脂質または糖脂質の精製方法では、より不純物の少ないリン脂質、糖脂質を得ることが可能であり、脱塩操作後に得られた上記試料を、高速液体クロマトグラフィーや質量分析装置へ直接供することが出来る。
本発明に係るリン脂質及び糖脂質の吸着分離方法は、試料中に含まれるリン脂質及び糖脂質を、他の成分から分離して濃縮する方法である。ここで試料とは、リン脂質または糖脂質を含む組成であれば特に限定されないが、例えば複数種類の脂質を含む溶液である。
次いで、吸着された三糖以上の糖を持つ糖脂質を選択的に溶出させる場合は、アロマティックヒドロキシカルボン酸やアリファティックヒドロキシカルボン酸などのヒドロキシカルボン酸類を含有する有機溶媒を添加する。又、吸着されたリン脂質を選択的に溶出させる際は、塩基性有機溶媒を添加する。
リン脂質のみを得たい場合は、ヒドロキシカルボン酸類を、予め当該試料に添加しても良いし、当該試料を分離手段に供給する前に、当該分離手段に予め単独で供給されていても良い。これにより、分離手段への糖脂質の吸着は阻害され、リン脂質が選択的に吸着・溶出される。糖脂質が必要な場合は、ヒドロキシカルボン酸類を予め当該試料もしくは分離手段に添加してはならない。
具体的には、ヒドロキシカルボン酸としては、グリコール酸、乳酸、リンゴ酸およびクエン酸といったαヒドロキシカルボン酸または、2,5−DHB(ジヒドロキシ安息香酸)といったアロマティックカルボン酸を挙げることが出来る。上記で例示した具体的な化合物を単独で使用しても良いし、複数種類を混合して使用しても良い。
酸化金属類(酸化チタン、酸化ジルコニアなど)は、ルイス(Lewis)酸として働くことが知られている。ルイス酸とは、OHや孤立電子対を有する化学種から電子対を受け入れることが出来る物質のことを指し、この種は配位子交換能を有する。
これは一例であり、物質、物質の入れる順序等はこれに限定されるものではない。処理の対象となる脂質類は、常法に従い、細胞や組織から有機溶媒にて抽出を行ない、これを容器内に入れ、溶媒は蒸発乾固しておく。
チタニア粒子を含む溶液を遠心などの方法により、チタニア粒子と上清に分離し、上清を回収する。この上清には、単純脂質、ニ糖までの糖を持った糖脂質が含まれる。必要に応じて、洗浄用溶媒(HIPWないしHIPWHCl)を分離したチタニア粒子に加え、洗浄を行ない、遠心などの方法によりチタニア粒子を回収する。
吸着用溶媒として使用される溶媒は、脂質類を溶解できる有機溶媒を含み、且、酸性を示す必要がある。この要件を満たす溶媒の例としては、ヘキサン、イソプロパノール、水、塩酸を適意混合した溶媒(HIPWHCl)が使用可能である。例えば、ヘキサン:イソプロパノール:水:塩酸=120:80:5:1で調整した溶媒が使用できる。
洗浄用溶媒としては、吸着用溶媒と同一組成の混合溶媒もしくは、ヘキサン、イソプロパノール、水を混合した溶媒が使用可能である。
リン脂質溶出溶媒Aとして使用される溶媒は、アンモニウムメタノールには限られず、脂質を溶解することのできる有機溶媒で、かつ塩基性の特性を持つ溶媒であれば、リン脂質の選択的な溶出が可能である。
糖脂質溶出用溶媒Bとして使用される溶媒は、脂質を溶解することのできる溶媒を含み、かつヒドロキシカルボン酸類を含む溶媒であれば、糖脂質を選択的に溶出することが可能である。
つまり、今回の方法では、「分離性能」=「担体上に結合した官能基量」ではなく、「分離性能」=「単体の表面積」となる。
前提として、吸着・溶出の原理は酸化金属の種類によって大きな相違はないと考えられるので、その他の要因である細孔径および表面積について考える。
分離対象となるリン脂質や糖脂質(分離対象物質)の分子サイズは、約40〜60Åであるのに対して、分離対象物質ではない単純脂質で生体内に多く存在するオレイン酸やコレステロールなど(非分離対象物質)は、20〜30Å程度の分子サイズである。
そのため、実施例1で使用したジルコニア粒子のように表面積が少なくとも、細孔径の大きなものは十分な回収率(分離能)が得られる。
このような現象が発生するため、表面積42m2/g 粒径5μm 細孔径70Åのチタニア粒子では、十分な回収率・分離能が得られなかったと考えられる(実施例3参照)。
但し、細孔径が1000Å以上となるものに関しては、実際の使用において分離担体の強度が著しく低下してしまうため、実施困難である。
又、細孔径10Å以下となるようなものに関しても、細孔径が小さすぎ細孔内面がほとんど吸着・分離に係らなくなってしまうため、実施可能範囲には含まない。この結果、表面積は3m2/g以上でなければならない。
細孔径が60〜70Åの場合、細孔内への出入りにおいて競合が発生し、交換反応が発生しづらいため、予め分離対象物質であるリン脂質・糖脂質だけではなく、非分離対象物質も含めてすべての脂質が分離担体の表面に接触できるだけの表面積を有する必要がある。
本発明は、リン脂質及び糖脂質が担体(ゲル)表面に存在するチラノール基などの酸化金属とのインターラクションにより分離されるので、前処理ゲルへの要求としては、最小でも1mgを保持できる表面積を持つことが推奨される。脂質の分子量は、幅広く分布しているが、グリセロール骨格を持つ脂質を考えると、分子量が約200程度となる。この物質を1mg保持するためには、1×10−3÷250=4×10−6mol=4μmol以上保持する必要がある。
これ以上のゲルを加えると、溶液とゲルの混合が不十分になり、接触効率が低下する。又、試料を希釈する方法もあるが、この方法に於いても、試料中の目的成分濃度の低下により、ゲルとの接触効率は低下し、分離効率の低下となってしまう。
モノリス構造体は、主に、ゾルーゲル法で作成される。即ち、金属アルコキシドや反応性有機モノマーなどを単独または、混合して用いて、部分的に加水分解して、重縮合してコロイド状オリゴマーを作り(ゾルの生成)、更に加水分解して重合と架橋を促進させ、三次元網目状の骨格構造を作る(ゲルの生成)ことで合成される。
又、シラン・アルコキシドなどを用いて作成したモノリス構造体の表面に、チタン・アルコキシド、ジルコニウム・アルコキシドなどを反応させることにより、表面に酸化金属を持つモノリス構造体の作成も可能である。
酸化金属と液の接触は、液体内に分離担体を分散し、混和する方法のほかに、両端開放の筒内に径を横切るように分離担体を設置し、圧力差(吸引などによる陰圧、吐出などによる陽圧)、遠心力、重力(自然落下)により液を移動させ、酸化金属と接触させることも可能である。モノリス構造体を使用した場合は、この方法により構造体内部に液体を通過させることが可能である。
又、チタニア粉末(表面積100m2/g、細孔径60Å、粒径5μm)100mgおよびジルコニア粉末(表面積30m2/g、細孔径300Å、粒径5μm)100mgを、メタノール/水 4/6、1mlで、それぞれ懸濁させ、10分間転倒混和後、遠心して上清を捨て、更に、HIPWHCl(ヘキサン/2−プロパノール/水/HCl、120/80/5/1)1mlをそれぞれに加え、懸濁させ10分間転倒混和した。
更に、非吸着画分を除いた沈渣(チタニア粒子、ジルコニア粒子)にHIPW(ヘキサン/2−プロパノール/水、60/40/3)を約300μL加え、よく混和後、遠心して上清を集め、先に収集した非吸着画分に加えた。
図2,3における「レーンstd」には、展開パターンを同定するための標準混合試料、「レーン1」には、処理前の脂質混合サンプル(CHO,GalCer Sph 各2μg)を展開した。
図2における「レーン2」「レーン3」には、チタニア粒子を使用した非吸着画分を、「レーン4」「レーン5」には、ジルコニア粒子を使用した非吸着画分を展開した。
図3に於いても、図2と同様に「レーン1」には脂質混合サンプルを展開した。「レーン2」「レーン3」には、チタニア粒子を使用した溶出画分を、「レーン4」「レーン5」にはジルコニア粒子を使用した溶出画分を展開した。
この方法によれば、チタニア粒子、ジルコニア粒子を用いて簡便な操作でリン脂質と非リン脂質を分離することが可能である。
モノヘキソシルセラミド(CMH):単糖を持った糖脂質
ジヘキソシルセラミド(CDH):二糖を持った糖脂質
トリヘキソシルセラミド(Gb3):三糖を持った糖脂質
グロボシド(Gb4):四糖を持った糖脂質
スフィンゴミエリン(Sph):リン脂質
再度、上記の行程を行ない、溶出画分2を収集した。
図4,5において、「レーンstd」は、展開パターンを同定するための標準混合試料、「レーン1」には処理前のグロボシド(Gb4)とスフィンゴミエリン(Sph)の混合物、「レーン2」は、0.1mol/L アンモニウムメタノールによる1回目の溶出画分である溶出画分1、「レーン3」は、0.1mol/L アンモニウムメタノールによる2回目の溶出画分である溶出画分2、「レーン4」は、DHB/メタノールによる3回目の溶出画分である溶出画分3を展開した。
レーン1:スフィンゴミエリン+Gb4
レーン2:0.1mol/L アンモニウムメタノールによる溶出(1回目):溶出画分1
レーン3:0.1mol/L アンモニウムメタノールによる溶出(2回目):溶出画分2
レーン4:DHB/メタノール:溶出画分3
レーン1:処理前の脂質混合サンプル(CHO,GalCer,Sph)
レーン2,3:チタニア粒子 表面積42m2/g 粒径5μm 細孔径70Å
レーン4,5:チタニア粒子 表面積100m2/g 粒径5μm 細孔径60Å
一方、チタニア粒子(表面積42m2/g 粒径5μm 細孔径70Å)を使用した場合(図6レーン1,2)では、スフィンゴミエリンが検出されている。これは、十分な吸着性能がないために、吸着されないスフィンゴミエリンが非吸着画分に残存したことを示す。
このことは、チタニア粒子(表面積42m2/g 粒径5μm 細孔径70Å)では、十分なリン脂質の吸着性能が得られず、吸着されずに残存したリン脂質が非吸着画分に検出されるため、溶出画分の検出量も減少してしまうことを示している。
まず、カラムにH2O(0.1% TFA):CH3CN:MeOH=8:82:10の混合溶液を流した状態で、上記の試料混合サンプルを注入し、カラムからでたものを素通り画分として分取する。図7は、分取画分の位置を示すクロマトグラムで、素通り画分は図7の1,2の部分である。
上記の画分を、D−erythro−SphingosineとSphingomyelinが、分離可能なカラムInertsil(登録商標)NH2(150×4.6mm I.D.)を用いて分析し、それぞれの物質の含有の有無を測定した(図8は分取した画分の分析結果を示し、各画分のクロマトグラム比較図)。
カラム:Titansphere(登録商標) TiO(10×4.0mm I.D.)
溶離液:A:H2O(0.1% TFA):CH3CN:MeOH=8:82:10
B:H2O:CH3CN:MeOH:H3PO4=8:82:10:0.6
0〜2.9min A/B=100/0
3〜20min A/B=0/100
流速:1.0ml/min
カラム温度:室温
検出波長:UV210nm
サンプル:調整した脂質混合物を50μl
図8の中段に示すクロマトグラムは、H2O(0.1% TFA):CH3CN:MeOH=8:82:10の条件下で、カラムを素通りした画分である画分1の分析結果である。D−erythro−Sphingosineに相当するピークは検出されるが、Sphingomyelinに相当するピークは検出されなかった。
カラム:InertSil(登録商標) NH2(150×4.6mm I.D.)
溶離液:H2O:CH3CN:MeOH=8:87:5
流速:1.0ml/min
カラム温度:室温
検出波長:UV205nm
サンプル:0.調整した脂質混合物を溶離液で66倍希釈したものを50μl
1〜10.各分取画分 50μlずつ
シリカモノリス構造体の表面にチタニアをコーティングすることによって作成した、チタニアモノリス1を使用してリン脂質及び糖脂質の分離を行なった。チタニアモノリス1は、ディスク状に形成したものを汎用のピペットチップ2内に固定し、ピペッター3に装着することによって、ピペッター3の吸引・吐出操作により試料溶液・溶媒とチタニアモノリス1を接触させることが出来る。
連続孔径(スルーポア)10μm、細孔径(メソポア)200Å、表面積200m2/g
1.PBS(リン酸緩衝液)300μLを吸引・吐出し、チタニアモノリス1に通す。この操作を3回繰り返す。
2.メタノール:水=4:6の溶媒300μLを吸引・吐出により、チタニアモノリス1に通す。
3.HIPWHCl(ヘキサン:2−プロパノール:水:HCl=120:80:5:1)300μLを吸引・吐出によりチタニアモノリスに通す。この操作を二回繰り返す。
4.脂質混合液(コレステロール、ガラクトセレブロシド、スフィンゴミエリン、クロボジド)300μLの吸引・吐出を9回繰り返し、脂質混合液とチタニアモノリス1を接触させる。
5.4の操作をさらにもう一度繰り返すが、吐出液の回収は新しいチューブに行なう。これを「非吸着画分」とする。
6.HIPW(ヘキサン:2−プロパノール:水=60:40:3)300μLを吸引・吐出し、吐出した液を回収し、洗浄画分とする。
7.0.1Mol/L アンモニウムメタノールを300μL吸引・吐出し、吐出した液を回収し、「溶出画分1」とする。
8.DHB/メタノールを300μL吸引・吐出し、吐出した液を回収し、「溶出画分2」とする。
糖発色においては、脂質混合試料中でガラクトセレブロシドとグロボジドのみが発色するため、レーン1では、ガラクトセレブロシドが検出され、レーン5では、グロボジドが検出された。
この方法によれば、モノリス構造体を嵌合したピペットチップを使用した場合でも、リン脂質および糖脂質を選択的に吸着分離することが可能である。
Claims (7)
- リン脂質及び糖脂質を含む試料を酸性条件下で、酸化金属に接触させ、吸着させることを特徴とするリン脂質及び糖脂質の吸着分離方法。
- リン脂質及び糖脂質を含む試料を酸性条件下で、酸化金属に接触させ、リン脂質及び糖脂質を同時に吸着させると共に、次いで塩基性溶媒によりリン脂質を溶出し、ヒドロキシカルボン酸含有溶媒により糖脂質を溶出することで、夫々別箇に分離させることを特徴とする請求項1記載のリン脂質及び糖脂質の吸着分離方法。
- 前記ヒドロキシカルボン酸は、アリファティックヒドロキシカルボン酸又はアロマティックヒドロキシカルボン酸であることを特徴とする請求項1又は2記載のリン脂質及び糖脂質の吸着分離方法。
- 前記酸化金属は、酸化チタン、酸化ジルコニウムから成る群から選ばれる、少なくとも1種であることを特徴とする請求項1又は2記載のリン脂質及び糖脂質の吸着分離方法。
- 前記酸化チタンは、二酸化チタン、一酸化チタン、三酸化二チタン、五酸化三チタン、七酸化四チタンから選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項4記載のリン脂質及び糖脂質の吸着分離方法。
- 前記酸化金属は、表面積3m2/g以上、細孔径10Åから1000Åの範囲に於いて、表面積(単位:m2/g)と細孔径(単位:Å)の積の値が3000以上であることを特徴とする請求項1乃至2及び請求項4乃至5の何れかに記載のリン脂質及び糖脂質の吸着分離方法。
- 前記酸化金属は、モノリス構造体に含有乃至付着させたことを特徴とする請求項1又は2記載のリン脂質及び糖脂質の吸着分離方法。
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