Development of genetically-encodable contrast agent for ultrasonography

• Project/Area Number: 17K20121
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Biomedical engineering and related fields
• Research Institution: Tokyo Medical University
• Principal Investigator: Mizushima Ryota 東京医科大学, 医学部, 助教 (10749138)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2018: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2017: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
• Keywords: MRI / 超音波エコーイメージング / ナノ粒子 / 造影剤 / 生物工学 / ガスベシクル / バイオテクノロジー / バイオイメージング / ナノメディスン / 超音波エコー

Outline of Final Research Achievements

I have developed the methodology of mammalian expression of gas vesicle-like protein nanoparticles by inducing the part of gas vesicle genes derived from planktothrix rubescens/agardhii and demonstrated that these nanoparticles could be functionalized as a genetically-encoded contrast agent for ultrasonography and Xe-129 HyperCEST MRI.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ほ乳類細胞におけるガスベシクル様の蛋白質ナノ粒子を発現する方法を開発することで、遺伝子コード可能な超音波エコーイメージング、およびHyperCEST MRI造影剤が実用化可能であることを細胞レベルで示した。将来的には個体レベルで、非侵襲的なイメージング手法であるMRIや超音波エコーイメージングによって、分子細胞レベルの現象を可視化できる可能性を示す成果であり、生物医学研究における広範な応用が期待される。

Research Products

• [Journal Article] Multiplexed 129Xe HyperCEST MRI detection of genetically-reconstituted bacterial protein nanoparticles in human cancer cells (2019)
  • Author(s): Ryota Mizushima, Kanako Inoue, Atsuko H. Iwane, Atsuomi Kimura, Tomonobu M. Watanabe
  • Journal Title: bioRxiv Volume: -
  • DOI: 10.1101/599118
  • Open Access
• [Presentation] Multiplexed HyperCEST detection of genetically-reconstituted gas vesicle nanoparticles in human cancer cells in vitro. (2018)
  • Author(s): Ryota Mizushima, Kanako Inoue, Atsuko H. Iwane, Tomonobu M. Watanabe, Atsuomi Kimura
  • Organizer: 第五十六回日本生物物理学会年会
• [Presentation] Development of genetically encoded contrast agent for ultrasonography. (2017)
  • Author(s): Ryota Mizushima, Kanako Inoue, Atsuko Iwane, T. M. Watanabe
  • Organizer: 第５５回日本生物物理学会年会
• [Patent(Industrial Property Rights)] ガスベシクルタンパク質複合体を発現可能な真核細胞の取得方法、真核細胞、真核細胞を用いたガスベシクル蛋白質複合体の生産方法、およびキット (2017)
  • Inventor(s): 水島良太、渡邊朋信
  • Industrial Property Rights Holder: 水島良太、渡邊朋信
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2017
  • Overseas