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Innovative protein engineering of nanobody and associated enzymes

Research Project

Project/Area Number 17K06931
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Biofunction/Bioprocess
Research InstitutionUniversity of Shizuoka

Principal Investigator

Sohei Ito  静岡県立大学, 食品栄養環境科学研究院, 准教授 (70372836)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 中野 祥吾  静岡県立大学, 食品栄養科学部, 助教 (80748541)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2018: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Keywords人工抗体 / 人工酵素設計法 / 臨床検査薬 / nanobody / アンサンブル機械学習 / 配列解析 / コンセンサス設計 / 祖先型設計 / 人工酵素 / アルカリフォスファターゼ / VHH / 配列のヒト化 / 機械学習 / 抗体 / 人工設計・分子設計 / バイオテクノロジー / 蛋白質工学
Outline of Final Research Achievements

New tools and products developed by biotechnology are useful in research, medicine, food processing, and many industries. Genetic sequence database-driven protein engineering make the biotechnology far more cost-effective and attractive. In this study, we designed and tested artificial heavy-chain variable domain of antibodies, and developed an enzyme-linked immunoassay system.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

バイオ医薬品は、高額な薬剤費が経済毒性と揶揄され、費用対効果が重要になっている。バイオ技術は、医薬品だけでなく、次世代エネルギーや環境問題を克服する技術として期待されてきたが、基本的に技術や製品の製造コストが高く、社会の期待に陰りが生じていた。本研究では、データベースに蓄積している膨大な遺伝子情報を解読、短期間低コストで生産性、安定性、溶解性等の物性に優れた抗体、抗体検出用や臨床検査薬用の酵素を開発、産業応用可能な次世代型の蛋白質工学技術の成熟を狙ったものである。持続可能な社会を実現しうる普遍的な技術としての学術的・社会的意義は大きい。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (130 results)

All 2020 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (24 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 23 results,  Open Access: 10 results) Presentation (92 results) (of which Int'l Joint Research: 22 results,  Invited: 4 results) Remarks (4 results) Patent(Industrial Property Rights) (10 results) (of which Overseas: 5 results)

  • [Journal Article] AirID, a novel proximity biotinylation enzyme, for analysis of protein-protein interactions2020

    • Author(s)
      Kido K, Yamanaka S, Nakano S, Motani K, Shinohara S, Nozawa A, Kosako H, Ito S, Sawasaki T
    • Journal Title

      eLife

      Volume: 9

    • NAID

      120007125057

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  • [Journal Article] Elucidation of Molecular Mechanism of a Selective PPARα Modulator, Pemafibrate, through Combinational Approaches of X-ray Crystallography, Thermodynamic Analysis, and First-Principle Calculations2020

    • Author(s)
      2.Kawasaki M, Kambe A, Yamamoto Y, Arulmozhiraja S, Ito S, Nakagawa Y, Tokiwa H, Nakano S, Shimano H.
    • Journal Title

      Int J Mol Sci.

      Volume: 21 Pages: 361-361

    • NAID

      120007132701

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    • Author(s)
      Nakano S, Minamino Y, Hasebe F, Ito S
    • Journal Title

      ACS Catalysis

      Volume: 9 Pages: 10152-10158

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  • [Journal Article] Following the Evolutionary Track of a Highly Specific L-Arginine Oxidase by Reconstruction and Biochemical Analysis of Ancestral and Native Enzymes2019

    • Author(s)
      Nakano S, Niwa M, Asano Y, Ito S
    • Journal Title

      Appl. Env. Microbiol.

      Volume: 85

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  • [Journal Article] Development of Analysis Toolkit to Visualize Interaction Energies Generated by Fragment Molecular Orbital Calculations.2019

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      Tokiwa T, Nakano S, Yamamoto Y, Ishikawa T, Ito S, Sladek V, Fukuzawa K, Mochizuki Y, Tokiwa H, Misaizu H, Shigeta Y
    • Journal Title

      J. Chem. Inf. Model

      Volume: 59 Pages: 25-30

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  • [Journal Article] Competitive Binding Assay with an Umbelliferone-Based Fluorescent Rexinoid for Retinoid X Receptor Ligand Screening2019

    • Author(s)
      6.Yamada S, Kawasaki M, Fujihara M, Watanabe M, Takamura Y, Takioku M, Nishioka H, Takeuchi Y, Makishima M, Motoyama T, Ito S, Tokiwa H, Nakano S, Kakuta H
    • Journal Title

      J. Med. Chem.

      Volume: 62 Pages: 8809-8818

    • NAID

      120006882792

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  • [Journal Article] ual conformation of the ligand induces the partial agonistic activity of retinoid X receptor alpha2019

    • Author(s)
      Miyashita Y, Numoto N, Arulmozhiraja S, Nakano S, Matsuo N, Shimizu K, Shibahara S, Fujihara M, Kakuta H, Ito S, Ikura T, Ito N, Tokiwa H
    • Journal Title

      FEBS Lett.

      Volume: 593 Pages: 242-250

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      Muguruma K, Fujita K, Fukuda A, Kishimoto S, Sakamoto S, Arima R, Ito M, Kawasaki M, Nakano S, Ito S, Shimizu K, Taguchi A, Takayama K, Taniguchi A, Ito Y, Hayashi Y.
    • Journal Title

      ACS Omega.

      Volume: 4 Pages: 14390-14397

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    • Author(s)
      Terada Y, Yamashita R, Ihara N, Yamazaki-Ito T, Takahashi Y, Masuda H, Sakuragawa S, Ito S, Ito K, Watanabe T.
    • Journal Title

      Biosci Biotechnol Biochem.

      Volume: 83 Pages: 1721-1728

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      1.中野祥吾,丹羽正純,伊藤創平,浅野泰久
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      酵素工学ニュ-ス

      Volume: 82 Pages: 18-21

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  • [Journal Article] Human TRPA1 activation by terpenes derived from the essential oil of daidai, Citrus aurantium L. var. daidai Makino2019

    • Author(s)
      Terada Yuko、Yamashita Rie、Ihara Nozomi、Yamazaki-Ito Toyomi、Takahashi Yuma、Masuda Haruka、Sakuragawa Satoshi、Ito Sohei、Ito Keisuke、Watanabe Tatsuo
    • Journal Title

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      Volume: 10 Issue: 9 Pages: 1-8

    • DOI

      10.1080/09168451.2019.1611405

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  • [Journal Article] Following the Evolutionary Track of a Highly Specific L-Arginine Oxidase by Reconstruction and Biochemical Analysis of Ancestral and Native Enzymes2019

    • Author(s)
      Nakano Shogo、Niwa Masazumi、Asano Yasuhisa、Ito Sohei
    • Journal Title

      Applied and Environmental Microbiology

      Volume: 10 Issue: 12 Pages: 00459-00459

    • DOI

      10.1128/aem.00459-19

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  • [Journal Article] Development of analysis toolkit to visualize interaction energies generated by fragment molecular orbital calculations2018

    • Author(s)
      Takaki Tokiwa, Shogo Nakano, Yuta Yamamoto, Takeshi Ishikawa, Sohei Ito, Vladimir Sladek, Kaori Fukuzawa, Yuji Mochizuki, Hiroaki Tokiwa, Fuminori Misaizu, and Yasuteru Shigeta
    • Journal Title

      J. Chem. Info. Model

      Volume: 59(1) Issue: 1 Pages: 25-30

    • DOI

      10.1021/acs.jcim.8b00649

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Identification of soybean peptide leginsulin variants in different cultivars and their insulin-like activities2018

    • Author(s)
      Hashidume Tsutomu、Sakano Taiken、Mochizuki Ayaka、Ito Keisuke、Ito Sohei、Kawarasaki Yasuaki、Miyoshi Noriyuki
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 16847-16847

    • DOI

      10.1038/s41598-018-35331-5

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  • [Journal Article] Dual conformation of the ligand induces the partial agonistic activity of retinoid X receptor α (RXRα)2018

    • Author(s)
      Miyashita Yurina、Numoto Nobutaka、Arulmozhiraja Sundaram、Nakano Shogo、Matsuo Naoya、Shimizu Kanade、Shibahara Osamu、Fujihara Michiko、Kakuta Hiroki、Ito Sohei、Ikura Teikichi、Ito Nobutoshi、Tokiwa Hiroaki
    • Journal Title

      FEBS Letters

      Volume: 593 Issue: 2 Pages: 242-250

    • DOI

      10.1002/1873-3468.13301

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    • Author(s)
      Honda Yuki、Nakano Shogo、Ito Sohei、Dadashipour Mohammad、Zhang Zilian、Kawarabayasi Yutaka
    • Journal Title

      Applied and Environmental Microbiology

      Volume: 84 Issue: 24

    • DOI

      10.1128/aem.02213-18

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  • [Journal Article] Computational Molecular Docking and X-ray Crystallographic Studies of Catechins in New Drug Design Strategies2018

    • Author(s)
      Nakano Shogo、Megro Shin-ichi、Hase Tadashi、Suzuki Takuji、Isemura Mamoru、Nakamura Yoriyuki、Ito Sohei
    • Journal Title

      Molecules

      Volume: 23 Issue: 8 Pages: 2020-2020

    • DOI

      10.3390/molecules23082020

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    • Author(s)
      Saeki Koichi、Hayakawa Sumio、Nakano Shogo、Ito Sohei、Oishi Yumiko、Suzuki Yasuo、Isemura Mamoru
    • Journal Title

      Molecules

      Volume: 23 Issue: 6 Pages: 1295-1295

    • DOI

      10.3390/molecules23061295

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  • [Journal Article] Benchmark analysis of native and artificial NAD+-dependent enzymes generated by a sequence based design method with or without phylogenetic data2018

    • Author(s)
      Shogo Nakano, Tomoharu Motoyama, Yurina Miyashita, Yuki Ishizuka, Naoya Matsuo, Hiroaki Tokiwa, Suguru Shinoda, Yasuhisa Asano, and Sohei Ito
    • Journal Title

      Biochemistry

      Volume: 57(26) Issue: 26 Pages: 3722-3732

    • DOI

      10.1021/acs.biochem.8b00339

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  • [Journal Article] Binding of Catechins to Staphylococcal Enterotoxin A2018

    • Author(s)
      2.Shimamura, Y., Utsumi, M., Hirai, C., Nakano, S., Ito, S., Tsuji, A., Ishii, T., Hosoya, T., Kan, T., Ohashi, N., Masuda. S
    • Journal Title

      Molecules

      Volume: 23(5) Issue: 5 Pages: 1125-1125

    • DOI

      10.3390/molecules23051125

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  • [Journal Article] Binding of Catechins to Staphylococcal Enterotoxin A2018

    • Author(s)
      Yuko Shimamura, Mio Utsumi, Chikako Hirai, Shogo Nakano, Sohei Ito, Ai Tsuji, Takeshi Ishii, Takahiro Hosoya, Toshiyuki Kan, Norio Ohashi and Shuichi Masuda
    • Journal Title

      Molecules

      Volume: 23 Pages: 1125-1125

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  • [Journal Article] Product Release Mechanism Associated with Structural Changes in Monomeric l-Threonine 3-Dehydrogenase2017

    • Author(s)
      Motoyama Tomoharu、Nakano Shogo、Yamamoto Yuta、Tokiwa Hiroaki、Asano Yasuhisa、Ito Sohei
    • Journal Title

      Biochemistry

      Volume: 56 Issue: 43 Pages: 5758-5770

    • DOI

      10.1021/acs.biochem.7b00832

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  • [Journal Article] Rational identification of aggregation hotspots based on secondary structure and amino acid hydrophobicity2017

    • Author(s)
      Daisuke Matsui, Shogo Nakano, Mohammad Dadashipour, and Yasuhisa Asano
    • Journal Title

      Scientific reports

      Volume: 7 Issue: 1 Pages: 9558-9558

    • DOI

      10.1038/s41598-017-09749-2

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  • [Journal Article] Effects of ozone on isoprene emission from two major Quercus species native to East Asia2017

    • Author(s)
      3.Akira Tani, Takuo Ohno, Tasuku Saito Sohei Ito, Tetsushi Yonekura, and Makoto Miwa
    • Journal Title

      J. Agri. Meteo

      Volume: 73 Pages: 195-202

    • NAID

      130006163858

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  • [Presentation] Enhancing the Thermostability of L‐glutamate Oxidase from Streptomyces Sp. Nt1 by Artificial Protein Design2019

    • Author(s)
      Daisuke Sugimori, Takahiro Saito, Hitomi Kubota, Yuka Hayashi, Shin-ichi Sakasegawa, Shogo Nakano, Sohei Ito, Yasuhisa Asano
    • Organizer
      ACB2019 The 14th Asian Congress on Biotechnology (Taiwan)
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  • [Presentation] Enhancing the Thermostability of L‐glutamate Oxidase from Streptomyces Sp. Nt1 by Artificial Protein Design2019

    • Author(s)
      Daisuke Sugimori, Takahiro Saito, Hitomi Kubota, Yuka Hayashi, Shin-ichi Sakasegawa, Shogo Nakano, Sohei Ito, Yasuhisa Asano
    • Organizer
      15thInternational Symposium on Biocatalysis and Agricultural Biotechnology
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      Shogo Nakano
    • Organizer
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  • [Presentation] Molecular origin of dual functionalities of fluorescent RXR agonists, CU-6PMN, which would be key element for high-throughput screening system of RXR ligands based on fluorescence intensity assay2019

    • Author(s)
      Mayu Kawasaki, Shogo Nakano, Tomoharu Motoyama, Shoya Yamada, Masaki Watanabe, Michiko Fujihara, Hiroaki Tokiwa, Hiroki Kakuta, Sohei Ito
    • Organizer
      ACS National Meeting 2019, (San Diego)
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    • Author(s)
      Tomoharu Motoyama, Shogo Nakano, Yuta Yamamoto, Hiroaki Tokiwa, Yasuhisa Asano, Sohei Ito
    • Organizer
      ACS National Meeting 2019, (San Diego)
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  • [Presentation] AirID: a novel proximity biotinylation enzyme for analysis of protein_protein interaction2019

    • Author(s)
      Kohki Kido, Shogo Nakano, Sohei Ito, Hidetaka Kosako, Tatsuya Sawasaki
    • Organizer
      2019 ASCB/EMBO Meeting (Washington, DC)
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  • [Presentation] Effect of catechins on activation of JAK/STAT signaling pathway by staphylococcal enterotoxin A2019

    • Author(s)
      Yuko Shimamura, Ami Kurokawa, Mio Utsumi, Sohei Ito, Toshiyuki Kan, Shuichi Masuda
    • Organizer
      The 9th International Conference on Polyphenols and Health
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      伊藤創平,中野祥吾
    • Organizer
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      中野祥吾
    • Organizer
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      佐藤茅乃、土屋さくら、小塚康平、中野祥吾、伊藤創平、寺田祐子、伊藤圭祐
    • Organizer
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      小山実穂、宮下由里奈、Vladimir Sladek、山本雄大、松尾直也、中野祥吾、伊藤創平、沼本修孝、伊倉貞吉、伊藤暢聡、島野仁、常盤広明
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      松尾 直也、Arulmozhiraja Sundra、中野 祥吾、伊藤 創平、高橋忠伸、鈴木隆、池田潔、von Itzstein Mark、常盤 広明
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      松尾直也、中野祥吾、伊藤創平、竹田誠、von Itzstein Mark、常盤広明
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      日本薬学会第137回大会
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      中野 祥吾, 本山 智晴, 篠田 優, 伊藤 創平, 浅野 泰久
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      本山 智晴、中野 祥吾、松永 玲実、浅野 泰久、伊藤 創平
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      河原崎 泰明、田中 翔大、中野 祥吾、伊藤 創平、伊藤圭祐
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      松尾直也、中野祥吾、伊藤創平、竹田誠、常盤広明
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      6th Negative Strand Virus-Japan Symposium
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      6th Negative Strand Virus-Japan Symposium
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  • [Presentation] Computational Study of Enzyme Reaction Mechanism in monomeric L-threonine 3-dehydrogenase2017

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      Naoya Matsuo, Yurina Miyashita, Shogo Nakano, Sohei Ito, Mark von Itzstein, Hiroaki Tokiwa
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      6th FIP Pharmaceutical Sciences World Congress 2017
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  • [Presentation] Molecular association model of Peroxisome Proliferator-Activated Receptorα(PPARα) and its new specific and efficient ligand, K-8772017

    • Author(s)
      Yurina Miyashita, Kenta Takei, Vladimir Sladek, Shogo Nakano, Sohei Ito, Takeshi Matsuzaka, Motohiro Sekiya, Yoshimi Nakagawa, Hiroaki Tokiwa, Hitohi Shimano
    • Organizer
      6th FIP Pharmaceutical Sciences World Congress 2017
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  • [Presentation] Development of INTMSAlign software to design artificial proteins and assign enzymes2017

    • Author(s)
      Shogo Nakano, Sohei Ito and Yasuhisa Asano
    • Organizer
      日本生物工学会大会
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] 静岡テックプラングランプリで最優秀賞

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      https://www.u-shizuoka-ken.ac.jp/news/20181031/

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  • [Remarks] 茶学術研究会講演会で奨励賞

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      https://www.u-shizuoka-ken.ac.jp/news/20190325-1/

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  • [Remarks] 静岡ライフサイエンスシンポジウムで受賞

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      https://www.u-shizuoka-ken.ac.jp/news/20190305-1/

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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 新規なL-アミノ酸オキシダーゼ及びD-アミノ酸又はその誘導体の製造方法2019

    • Inventor(s)
      南野優季、中野祥吾、伊藤創平
    • Industrial Property Rights Holder
      南野優季、中野祥吾、伊藤創平
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2019-062177
    • Filing Date
      2019
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 鎖結合性一本鎖抗体およびその作製方法2019

    • Inventor(s)
      隅田泰生・常盤広明・伊藤創平・中野祥吾・新地浩之
    • Industrial Property Rights Holder
      隅田泰生・常盤広明・伊藤創平・中野祥吾・新地浩之
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2019-091686
    • Filing Date
      2019
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 新規なL-アミノ酸オキシダーゼ及びD-アミノ酸又はその誘導体の製造方法2019

    • Inventor(s)
      中野 祥吾, 南野優季、伊藤 創平
    • Industrial Property Rights Holder
      中野 祥吾, 南野優季、伊藤 創平
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2019
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] -O-SULFATION ENZYME MUTANT AND 3-O-SULFATION ENZYME MUTANT, AND METHOD FOR USING SAME2018

    • Inventor(s)
      MIHARA, Y、NAKANO, S、ITO S. et al
    • Industrial Property Rights Holder
      MIHARA, Y、NAKANO, S、ITO S. et al
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2018
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      2019
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    • Inventor(s)
      隅田 泰生、常盤 広明、中野 祥吾、伊藤 創平、他
    • Industrial Property Rights Holder
      隅田 泰生、常盤 広明、中野 祥吾、伊藤 創平、他
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2018
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    • Inventor(s)
      TSUJI, C., MIHARA, Y., ITO, S. 他
    • Industrial Property Rights Holder
      TSUJI, C., MIHARA, Y., ITO, S. 他
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2018
    • Acquisition Date
      2019
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] ヘキスロン酸残基が異性化されたヘパロサン化合物の製造方法2017

    • Inventor(s)
      辻 ちひろ、三原 康博 、中野 祥吾、本山 智晴、伊藤 創平
    • Industrial Property Rights Holder
      辻 ちひろ、三原 康博 、中野 祥吾、本山 智晴、伊藤 創平
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2017
    • Acquisition Date
      2018
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 守秘義務により名称割愛2017

    • Inventor(s)
      中野 祥吾, 本山 智晴, 伊藤 創平 他5名
    • Industrial Property Rights Holder
      中野 祥吾, 本山 智晴, 伊藤 創平 他5名
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2017
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 守秘義務により名称割愛2017

    • Inventor(s)
      中野 祥吾, 本山 智晴, 伊藤 創平 他3名
    • Industrial Property Rights Holder
      中野 祥吾, 本山 智晴, 伊藤 創平 他3名
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2017
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 守秘義務により名称割愛2017

    • Inventor(s)
      中野 祥吾, 本山 智晴, 伊藤 創平 他3名
    • Industrial Property Rights Holder
      中野 祥吾, 本山 智晴, 伊藤 創平 他3名
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2017
    • Related Report
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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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