| Project/Area Number |
19H00900
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 34:Inorganic/coordination chemistry, analytical chemistry, and related fields
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
Ozawa Takeaki 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (40302806)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
尾崎 倫孝 北海道大学, 保健科学研究院, 教授 (80256510)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥45,890,000 (Direct Cost: ¥35,300,000、Indirect Cost: ¥10,590,000)
Fiscal Year 2021: ¥13,260,000 (Direct Cost: ¥10,200,000、Indirect Cost: ¥3,060,000)
Fiscal Year 2020: ¥13,260,000 (Direct Cost: ¥10,200,000、Indirect Cost: ¥3,060,000)
Fiscal Year 2019: ¥19,370,000 (Direct Cost: ¥14,900,000、Indirect Cost: ¥4,470,000)
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| Keywords | 光操作 / RNA / 酵素 / 標準添加法 / ＲＮＡ / テロメア / 発光イメージング |
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| Outline of Research at the Start |
ヘテロな細胞集団から構成される特定の一細胞内の生体分子数および酵素活性を絶対定量する革新技術を世界に先駆けて開発する．1細胞あたりの分子数が1,000未満の生体分子については，「ダイレクトカウンティング」を，また1,000以上の生体分子については，独自に開発する「in vivo標準添加法」という全く新たな計測技術を創案・開発する．本技術が完成すれば，分析化学におけるインパクトは勿論のこと，基礎生物学や医学など生細胞内の定量分析に大きな革新と波及効果が期待できる．
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| Outline of Final Research Achievements |
The research objective was to develop an innovative technique for quantifying RNA and enzyme activity in a specific single cell. In the first project, we developed a standard addition method for quantifying enzyme activity using photo-inactivated luciferase (PI-Luc). PI-Luc was synthesized in large quantities using an Escherichia coli expression system, and the purified product was used to measure luminescent activity under blue light irradiation. To suppress phototoxicity, we established a light-controlling system using near-infrared light with upconversion nano particles. In the second project, we developed RNA luminescence probes with luciferase-fragment complementation and succeeded in bioluminescence detection of β-actin mRNA and telomere RNA. These bioluminescent probes have a wide dynamic range of detection and are excellent for quantitative analysis.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
生細胞内の特定分子や酵素を可視化するためのプローブは，蛍光プローブをはじめ様々開発され，その細胞内の時空間ダイナミクスを解明する重要な基盤分析技術となった．一方，蛍光プローブには定量性に問題があり大きな課題となっている．本研究成果は，応答のダイナミックレンジが広いルシフェラーゼの発光検出の利点を活かすことで，細胞内のRNAや酵素活性を定量しかつ時空間動態を解析できる分析法を新たに創出した点に分析化学の学術的インパクトがある．基礎生物学研究や細胞センサーの開発など広範な応用展開が期待され，検出機器の進歩とともに今後の大きな発展が見込まれる技術である．
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