[スポンサーリンク]

一般的な話題

比色法の化学(前編)

[スポンサーリンク]

比色法を知っていますか?

試薬等を用いてサンプルを発色させ、その発色度合いから濃度等を測定する方法です。この比色法は食品化学、環境分析、生化学など多くの分野において大活躍している方法です。

このトピックでは比色法が具体的にどの分野で、どのように役にたっているのか、また、その方法と原理を簡単に紹介します。

5分で理解!比色法

比色法は数ある測定方法の中でももっとも簡単な原理かもしれません(それだけに奥が深いのですが・・・)。でも、このサイトを御覧になっている方の中には知らない方もいるかもしれないので、基本原理を簡単に説明します。

例えば、測定したい化合物をAとします。このAに発色試薬を混ぜると化学反応が起こり、AはBという化合物になります(図1)。

 

hisyoku1

このBに色がつくので、この濃さを数値化し、間接的にAの濃度を測定するのです。もし、Aの濃度と生成物Bの濃度が比例するならば検量線を引くことにより、Bの色の濃さからAの濃度を決定することができます(図2)。

細胞死を評価する。 〜MTT法〜

   培養細胞を用いた細胞毒性試験や細胞死の経路の解明は、人の疾病の治療法開発の手がかりとなるため、分子生物学者をはじめとする多くの学者によって研究されています。では、細胞が死ぬというのはどういうことなのでしょう?これは突き詰めていくと難しい問題なのですが、学術的な見地からは細胞死はトリパンブルー色素排除試験 (1)MTT法等を用いた比色法 (2)アラマーブルーを用いた蛍光法による方法が認められています。

 そこで今回は比色法の例として、MTT法(MTT assay)を紹介します。MTTとは分子式C18H16BrN5Sで示されるテトラゾリウム塩の一種です。MTTは細胞内に取り込まれると細胞内のミトコンドリアという器官の中にある脱水素によってホルマザン(Formazan)に変化します。このホルマザンは青色の非水溶性結晶であり、生成後は沈殿します1)。これをDMSOなどの有機溶媒で溶解させ、よく混ぜると均一の赤紫色の溶液となるので、この溶液の570 nmにおける吸光度を測定します。

図3  MTT法の原理

MTT自身は水溶性で黄色の溶液ですが、図3のように脱水素酵素による反応によって、MTTとNADHの間に酸化還元反応が起こり、MTTがFormazanに還元され、NADHがNAD+に酸化されます。この脱水素酵素はミトコンドリアの呼吸鎖に関連する酵素で、細胞の健康状態の指標となります。細胞が元気な場合は酵素活性が高いのでFormazanへの還元が起こるが、細胞が弱っている場合はそれがあまり起こらず、細胞が死んでいる場合はほとんど起こりません。この度合いが色の濃さに反映されます。つまり、酵素活性の度合いが色の濃さとなって表れているということです。また、健康な細胞においては細胞数とFormazanの青色色素の濃度との間に良好な検量線を引くことができる(図2でいうと横軸が細胞数、縦軸が赤紫色素の濃さ(吸光度として測定)となる)ので、細胞数計測にも利用されています。

 

実験方法

せっかくなので実験方法を簡単に説明しましょう。詳しくは論文等に載っていますのでそちらをご参照下さい。2), 3)

1. 培養細胞をマルチウェルプレート等に等量ずつ蒔く。
2. MTTは予めPBS(生理食塩水)に溶かしておく。
3. 試験をする時はコントロール群(通常の培養液のみ)と薬剤投与群(薬剤を含む培養液)を同時間、インキュベートする。
4. その後、各群を通常の培養液に交換し、2で作成したMTT溶液を加えて、3時間、インキュベートする。
5. 培養液を除去し、DMSOを入れて、沈殿したホルマザンをよく溶かして、均一な溶液にする。
6. 570 nmの吸光度を測定する。
7. 細胞生存率はコントロール郡を100%として、薬剤投与群のコントロールに対する割合で評価する。

実際にマルチウェルプレート上で試験をすると図4のようなイメージになります。

薬剤Aが濃度依存的に細胞毒性を示していることがMTT法でわかります。学術論文等ではこれを評価し、統計学的に差があることも示します。

いかがでしたでしょうか。このトピックで紹介したテトラゾリウム塩の還元を用いる比色法は、細胞毒性の測定みならず、活性酸素の測定などにも用いられます(NBT(ニトロソブルーテトラゾリウム)を使います)。

後編では食品化学において用いられる比色法について紹介しようと思います。

 

(2005.5. 18 まろ)
※本記事は以前より公開されていたものをブログへ移行したものです。

参考文献

  1.  Mosmann, T., “Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival: Application to proliferation and cytotoxicity assays.” J. Immunol. Methods 1983, 65, 55-63.
  2. Pereira, C., Oliveira, C.R., “Oxidative glutamate toxicity involves mitochondrial dysfunction and perturbation of intracellular Ca2+ homeostasis.” Neurosci. Res. 2000, 37, 227-236.
  3. 同仁化学研究所(株)プロトコル集より
  4. MTTの生物学的な反応機構: Liu, Y. et al., “Mechanism of Cellular 3-(4,5-Dimethyl-2-thiazolyl)-2,5-Diphenyl-2H Tetrazolium Bromide (MTT) Reduction.” J. Neurochem. 1997, 69, 581-593.

関連書籍

[amazonjs asin=”4897069297″ locale=”JP” title=”細胞培養入門ノート (無敵のバイオテクニカルシリーズ)”]

 

関連リンク

 

Avatar photo

cosine

投稿者の記事一覧

博士(薬学)。Chem-Station副代表。国立大学教員→国研研究員にクラスチェンジ。専門は有機合成化学、触媒化学、医薬化学、ペプチド/タンパク質化学。
関心ある学問領域は三つ。すなわち、世界を創造する化学、世界を拡張させる情報科学、世界を世界たらしめる認知科学。
素晴らしければ何でも良い。どうでも良いことは心底どうでも良い。興味・趣味は様々だが、そのほとんどがメジャー地位を獲得してなさそうなのは仕様。

関連記事

  1. 【Q&Aシリーズ❷ 技術者・事業担当者向け】 マイクロ…
  2. MEDCHEM NEWS 34-1 号「創薬を支える計測・検出技…
  3. 細胞代謝学術セミナー全3回 主催:同仁化学研究所
  4. #環境 #SDGs マイクロ波によるサステナブルなものづくり (…
  5. 文具に凝るといふことを化学者もしてみむとてするなり⑭: 液タブ …
  6. 化学者のためのエレクトロニクス講座~電解銅めっき編~
  7. Carl Boschの人生 その8
  8. 第30回ケムステVシンポ「世界に羽ばたく日本の化学研究」ーAld…

注目情報

ピックアップ記事

  1. 高選択的なアルカンC–H酸化触媒の開発
  2. 有機ホウ素化合物の「安定性」と「反応性」を両立した新しい鈴木–宮浦クロスカップリング反応の開発
  3. 北九州における化学企業の盛んな生産活動
  4. エストロゲン、閉経を境に正反対の作用
  5. MDSのはなし 骨髄異形成症候群とそのお薬の開発状況 その1
  6. Carl Boschの人生 その6
  7. 室温以上で金属化する高伝導オリゴマー型有機伝導体を開発 ―電子機能性を制御する新コンセプトによる有機電子デバイス開発の技術革新に期待―
  8. アルコールのカップリング、NHC塩がアルとおコール
  9. ホウ素の力でイオンを見る!長波長光での観察を可能とするアニオンセンサーの開発
  10. ニュースタッフ参加

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2005年5月
 1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
3031  

注目情報

最新記事

酸素を過酸化水素へ!可視光で駆動する有機高分子光カソード

第717回のスポットライトリサーチは、新潟大学大学院自然科学研究科(無機ナノ材料研究室)博士前期課程…

ペプチド合成におけるアスパルチミド化/Aspartimide Formation in Peptide Synthesis

⏱ 30秒サマリー 何をする反応か — Fmoc-SPPS のピペリジン…

MEDCHEM NEWS 35-2 号「未来のメディシナルケミストリーの可能性」

日本薬学会 医薬化学部会の部会誌 MEDCHEM NEWS より、オープンアクセ…

無機系不均一触媒探索における特徴量化手法

開催概要マテリアルズ・インフォマティクス(MI)における重要な課題の一つは化合物の特徴をどのよう…

有機合成化学協会誌2026年8月号:メタレート転位・ラジカル的C(sp3)-H結合官能基化・アレロケミカル・刺激応答性分子結晶・β-プロティック金属錯体

有機合成化学協会が発行する「有機合成化学協会誌」2026年8月号がオンラインで公開されています。…

スーパーシリル基/Super Silyl Group

概要スーパーシリル基(super silyl group)は、中心ケイ素原子に3個のトリメチルシ…

【書評】化学への数学 基本への10章

「現代化学」に連載されていた人気記事を書籍化。物理化学や量子化学の本質的理解…

中谷 直輝 Naoki NAKATANI

中谷 直輝(なかたに なおき)は、日本の理論・計算化学者である。東京都立大学大学院理学研究科化学専攻…

梶 弘典 Hironori KAJI

梶 弘典(かじ ひろのり)は、日本の化学者・材料科学者である。京都大学化学研究所教授。固体NMR・D…

宮田 潔志 Kiyoshi MIYATA

宮田 潔志(みやた きよし、1986年-)は、日本の物理化学/分析化学者である。九州大学大学院理学研…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP