Development of novel bioluminescent technology
| Project/Area Number |
20H03178
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 42040:Laboratory animal science-related
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| Research Institution | University of Miyazaki (2021-2023)
Institute of Physical and Chemical Research (2020) |
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Principal Investigator |
岩野 智 宮崎大学, 研究・産学地域連携推進機構, 講師 (10734832)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
蛭田 勇樹 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (60710944)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥16,380,000 (Direct Cost: ¥12,600,000、Indirect Cost: ¥3,780,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
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| Keywords | 生物発光 / バイオイメージング / 非侵襲 / イメージング / in vivoイメージング |
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| Outline of Research at the Start |
研究代表者が開発した高感度in vivo生物発光イメージング技術AkaBLI(人工基質AkaLumine+人工酵素Akaluc)は，自由に動き回る動物の深部組織からの発光を非侵襲的に可視化することを可能にした．しかし，この発光シグナルには酵素の存在を示す以外に生物学的な意味はない．細胞の局在や，遺伝子発現を単純に見るというだけでは，技術的広がりに乏しい．
そこで本研究課題では，AkaBLIを基に，生体分子の濃度変化や周辺環境によって，発光特性を変化させる生物発光機能プローブを開発し，非侵襲，自由行動下で起こる現象を可視化し，生命現象を正しく理解するための新しい可視化技術を開発することを目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では、生物発光を利用したin vivoイメージング技術の開発を行った。
1.AkaBLIを基盤とする生体分子プローブの開発
代表者が開発したAkaBLIを基盤として非侵襲かつ非拘束な生体分子イメージングを可能にする人工生物発光プローブ技術の開発に取り組んだ。ホタル生物発光反応に基づくAkaBLIシステムは基質（AkaLumine）がATP、Mgイオン存在下において、発光酵素（Akaluc）の触媒作用により、AMP化、酸素化反応が進行し、その結果、発光を生成する。生物発光反応は酵素反応であるから、反応場の環境によって酵素活性（即ち発光活性）が変化する。生物発光現象の酵素反応性を活用した強度変化型生体分子プローブを作成し、プローブ発現動物における特定の生体分子の動的変動を非侵襲的に観察することができた。これ以外に、新規プローブ開発の基盤となる分割型Akaluc、生物発光共鳴エネルギー移動による効率的な波長変換法のための基礎的データの取得を行った。分割型Akalucについては網羅的な分割位置の探索により、適切な分割位置を同定した。
2.AkaBLIと直交する近赤外発光システムの構築
動物個体で起こる異なる2つの生命現象の高感度な標識を可能にするため、AkaBLIと直交（独立）する近赤外発光システムの開発を行った。具体的には、新規近赤外発光基質Yに特異的に反応するルシフェラーゼXをスクリーニングにより見出した。実際にAkaBLIで免疫細胞を、Xで腫瘍細胞を、それぞれ標識し、対応する発光基質の交互投与により、移植された腫瘍細胞に免疫細胞が集積する様子を個体レベルで可視化をすることができた。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(4 results)
Research Products
(11 results)
