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Ultra-sensitive detection method of membrane antigens and its application to cancer companion diagnosis

Research Project

Project/Area Number 18H03936
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Medium-sized Section 37:Biomolecular chemistry and related fields
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

Katayama Yoshiki  九州大学, 工学研究院, 教授 (70284528)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 馬場 英司  九州大学, 医学研究院, 教授 (00315475)
浅井 大輔  昭和薬科大学, 薬学部, 准教授 (10423485)
森 健  九州大学, 工学研究院, 准教授 (70335785)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥42,510,000 (Direct Cost: ¥32,700,000、Indirect Cost: ¥9,810,000)
Fiscal Year 2020: ¥11,570,000 (Direct Cost: ¥8,900,000、Indirect Cost: ¥2,670,000)
Fiscal Year 2019: ¥12,480,000 (Direct Cost: ¥9,600,000、Indirect Cost: ¥2,880,000)
Fiscal Year 2018: ¥18,460,000 (Direct Cost: ¥14,200,000、Indirect Cost: ¥4,260,000)
Keywords細胞膜抗原 / フローサイトメトリー / 蛍光分子プローブ / コンパニオン診断 / 酵素基質 / 分子プローブ / がん / がん診断 / 免疫組織化学 / 膜抗原
Outline of Final Research Achievements

The project was performed to develop ultra-sensitive detection method of membrane antigens for cancer companion diagnostics. Firstly, we developed a new-type fluorescence probes that were converted from water soluble to hydrophobic with particular hydrolase labeled on antibody. These probes successfully detected low expression membrane antigens which can't detect with ordinary immuno-fluorescence. However, the accumulated fluorophore was gradually pumped out form the living cell and was re-taken up to other cells. This "color transfer" was serious issue for correct evaluation. After various investigations, we finally developed another strategy in which the hydrophilic probes acquired cell penetration ability and reactivity to cellular proteins with enzymatic reaction. This strategy solved the problem and successfully detected some low-expression antigens that are important to cancer companion diagnostics. Also, some new enzymes with no activities in human cells have been obtained.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

最近、細胞(できれば生細胞)の機能を詳細に分別する必要性が高まっている。その最も直接的な方法は、フローサイトメトリーによる膜抗原の検出であるが、細胞の自家蛍光のため大半の重要な膜抗原は発現量が足りずに検出できない現状がある。今回開発した手法は、その問題を解決できるものであり、がんコンパニオン診断はもちろん、再生医療における幹細胞の純化など、これまで未達成の技術におけるブレイクスルーとなることが来た出来る。また、これらの目的にはヒト細胞で存在しない活性の酵素が必要であるが、これまでこのような観点からの酵素化学は存在しなかった。今回の研究ではその糸口がつかめたと言える

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (32 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Presentation (26 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 5 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Journal Article] Fluorescence Signal Amplification by Using β-Galactosidase for Flow Cytometry; Advantages of an Endogenous Activity-free Enzyme2020

    • Author(s)
      T. Nobori, M. Kawamura, R. Yoshida, T. Joichi, K. Kamino, A. Kishimura, E. Baba, T. Mori, Y. Katayama
    • Journal Title

      Anal. Chem.

      Volume: 92 Issue: 4 Pages: 3069-3076

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.9b04471

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    • Author(s)
      森 健, 神野 健太, 織田 剛史, 片山 佳樹
    • Journal Title

      BUNSEKI KAGAKU

      Volume: 68 Issue: 12 Pages: 961-964

    • DOI

      10.2116/bunsekikagaku.68.961

    • NAID

      130007783472

    • ISSN
      0525-1931
    • Year and Date
      2019-12-05
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    • Author(s)
      片山佳樹
    • Journal Title

      ケミカルエンジニヤリング

      Volume: 63 Pages: 785-790

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  • [Journal Article] Alkaline Phosphatase-Catalyzed Amplification of a Fluorescence Signal for Flow Cytometry.2018

    • Author(s)
      T. Nobori, K. Tosaka, A. Kawamura, T. Joichi, K. Kamino, A. Kishimura, E. Baba, T. Mori, Y. Katayama
    • Journal Title

      Analytical Chemistry

      Volume: 90 Issue: 2 Pages: 1059-1062

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.7b03893

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      桝井 美咲、小野 啓一郎、野口 克也、下村 隆、大内 雄也、石山 宗孝、志賀 匡宣、上野 右一郎、岸村 顕広、森 健、片山 佳樹
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      織田剛史 , 本部大輝 , 川村真朱美 , 岸村顕広 , 森健 , 片山佳樹
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      第37回九州分析化学若手の会 夏季セミナー
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  • [Presentation] 膜タンパク質の高感度な検出を目指した酵素増感可能な蛍光性基質の開発2019

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      小野啓一郎、本部大輝、森健、岸村顕弘、片山佳樹
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  • [Presentation] フローサイトメトリーの高感度化のための酵素増感可能な蛍光性基質の開発2019

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      吉田良祐, 川村真朱美, 岸村顕弘, 森健, 片山佳樹
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      織田剛史, 本部大輝, 川村真朱美, 岸村顕弘, 森健, 片山佳樹
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      第56回化学関連支部合同九州大会
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  • [Presentation] 酵素反応による膜タンパク質の高感度な検出を目指した蛍光性基質の開発2019

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      小野啓一郎, 本部大輝, 岸村顕弘, 森健, 片山佳樹
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      第56回化学関連支部合同九州大会
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      吉田良祐、川村真朱美、森 健、岸村顕広、片山佳樹
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  • [Presentation] 膜タンパク質の高感度検出のための酵素増感可能な蛍光性基質の開発 2.低疎水性分子2019

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      小野啓一郎、本部大輝、森健、岸村顕弘、片山佳樹
    • Organizer
      第79回分析化学討論会
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  • [Presentation] HRPの増感反応による膜タンパク質の高感度検出のための蛍光性気質の開発」2019

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      織田 剛史 ・ 本部 大輝・ 川村 真朱美 ・ 岸村 顕広 ・ 森 健 ・ 片山 佳樹
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      片山佳樹
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  • [Presentation] 酵素応答的な蛍光分子の細胞内集積を 利用するフローサイトメトリーの高感度2018

    • Author(s)
      本部 大輝、神野 健太、岸村 顕広、森 健、片山 佳樹
    • Organizer
      日本分析化学会第67年会
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 国際特許2020

    • Inventor(s)
      大内雄也、野口克也、石山宗孝、片山佳樹、森健
    • Industrial Property Rights Holder
      九州大学、㈱同仁化学研究所
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2020
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    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 細胞滞留性蛍光化合物並びにそれを用いた細胞の染色方法及び高感度検出方法2019

    • Inventor(s)
      大内雄也、野口克也、石山宗孝、片山佳樹、森健
    • Industrial Property Rights Holder
      大内雄也、野口克也、石山宗孝、片山佳樹、森健
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2019-111159
    • Filing Date
      2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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