GC×GC-TOFMS を用いた非侵襲的ソルプティブサンプラーを用いたマラリア媒介防除のためのヒト皮膚表面の化学物質プロファイリング

Chemical profiling of the human skin surface for malaria vector control via a non-invasive sorptive sampler with GC×GC-TOFMS.

• Madelien Wooding
• Egmont R Rohwer
• Yvette Naudé

抄録

ヒトの皮膚表面から検出される揮発性有機化合物（VOCs）や半VOCsは、メタボロミクス、診断学、皮膚微生物学の分野の研究者や、対人恐怖症の媒介蚊の研究に大きな関心を寄せています。蚊は化学的な手がかりを使って宿主を見つけ、人間は皮膚の化学的プロファイルに基づいて蚊に魅力を感じているかどうかをランク付けすることができます。さらに、蚊は人間の宿主の特定の部位を好むことを示しています。この研究では、20人の人間ボランティアの皮膚表面の化学的な違いを、蚊に対する人間間の魅力度、および人間間および人間内の蚊の刺咬部位の嗜好性に基づいて比較した。手首と足首の皮膚表面領域を採取するために、受動的で非侵襲的なアプローチがとられました。自社開発のポリジメチルシロキサン（PDMS）パッシブサンプラーを使用して、包括的なガスクロマトグラフィーと飛行時間型質量分析（GC×GC-TOFMS）を組み合わせた包括的なガスクロマトグラフィーでGCインレットに直接熱脱着する前に、皮膚のVOCとセミVOCを濃縮しました。広範囲の化学クラスの化合物が検出され、皮膚表面の化学的プロファイルの違いに寄与していると同定されました。5-エチル-1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン、1,1'-オキシビソオクタン、2-(ドデシルオキシ)エタノール、α,α-ジメチルベンゼンメタノール、サリチル酸メチル、２，６，１０，１４-テトラメチルヘキサデカン、１，２-ベンゼンジカルボン酸、ビス（２-メチルプロピル）エステル、４-メチルベンズアルデヒド、２，６-ジイソプロピルナフタレン、Ｎ-ヘキサデカン酸、及びγ-オキソベンゼンブタン酸エチルエステルは、自分自身を蚊にとって魅力的であると認識している個体と密接に関連していた。さらに、媒介駆除戦略における潜在的な誘引剤または忌避剤としての生物学的鉛化合物が暫定的に同定された。この結果は、ヒトの皮膚の化学物質プロファイルに関する現在の知見を補強するものであり、非侵襲的なサンプリング手法を用いて、対人恐怖性の蚊と宿主の相互作用を調査する可能性を示している。グラフィカルアブストラクト。

Volatile organic compounds (VOCs) and semi-VOCs detected on the human skin surface are of great interest to researchers in the fields of metabolomics, diagnostics, and skin microbiota and in the study of anthropophilic vector mosquitoes. Mosquitoes use chemical cues to find their host, and humans can be ranked for attractiveness to mosquitoes based on their skin chemical profile. Additionally, mosquitoes show a preference to bite certain regions on the human host. In this study, the chemical differences in the skin surface profiles of 20 human volunteers were compared based on inter-human attractiveness to mosquitoes, as well as inter- and intra-human mosquito biting site preference. A passive, non-invasive approach was followed to sample the wrist and ankle skin surface region. An in-house developed polydimethylsiloxane (PDMS) passive sampler was used to concentrate skin VOCs and semi-VOCs prior to thermal desorption directly in the GC inlet with comprehensive gas chromatography coupled to time-of-flight mass spectrometry (GC×GC-TOFMS). Compounds from a broad range of chemical classes were detected and identified as contributing to the differences in the surface skin chemical profiles. 5-Ethyl-1,2,3,4-tetrahydronaphthalene, 1,1'-oxybisoctane, 2-(dodecyloxy)ethanol, α,α-dimethylbenzene methanol, methyl salicylate, 2,6,10,14-tetramethylhexadecane, 1,2-benzenedicarboxylic acid, bis(2-methylpropyl) ester, 4-methylbenzaldehyde, 2,6-diisopropylnaphthalene, n-hexadecanoic acid, and γ-oxobenzenebutanoic acid ethyl ester were closely associated with individuals who perceived themselves as attractive for mosquitoes. Additionally, biological lead compounds as potential attractants or repellants in vector control strategies were tentatively identified. Results augment current knowledge on human skin chemical profiles and show the potential of using a non-invasive sampling approach to investigate anthropophilic mosquito-host interactions. Graphical abstract.