都市下水から薬を創り出す：棄てられたヒト免疫細胞由来遺伝子を活用した抗体医薬開発
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21K18171
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 22:Civil engineering and related fields
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
佐野 大輔 東北大学, 工学研究科, 教授 (80550368)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野地 智法 東北大学, 農学研究科, 教授 (10708001)
斉藤 繭子 東北大学, 医学系研究科, 准教授 (20598031)
久保田 健吾 東北大学, 環境科学研究科, 准教授 (80455807)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥26,000,000 (Direct Cost: ¥20,000,000、Indirect Cost: ¥6,000,000)
Fiscal Year 2024: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
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| Keywords | 都市下水 / 感染症 / 免疫細胞 / ヒト抗体遺伝子 / 抗体医薬 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、都市下水からの抗体遺伝子回収・解析手法の開発、抗病原体抗体遺伝子の選抜手法の開発、及び抗体医薬合成手法の開発に取り組む。都市下水からの抗体遺伝子回収・解析手法の開発においては、都市下水中からターゲットである抗体遺伝子配列を増幅し配列解析を行う一連の技術を開発する。抗病原体抗体遺伝子の選抜手法の開発では、ある特定の病原体由来抗原をターゲットとして、特異的な抗体遺伝子をバイオパンニングにより選抜する技術を開発する。抗体医薬合成手法の開発においては、培養B細胞における対象ゲノム領域を下水から得られた抗体遺伝子と組み換えることで、培養B細胞から目的とする抗体を分泌させる技術を開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、都市下水から回収した抗体遺伝子を用いて抗体医薬の合成を行う手法の開発に取り組むものである。研究２年度である令和４年度においては、前年度にPCRにより下水から取得することに成功した免疫細胞由来遺伝子の増幅産物について、次世代シーケンス解析を行うためのプロトコル構築に取り組んだ。構築したプロトコルは全部で９ステップから成り、１）下水からの固形物回収、２）遺伝子抽出、３）cDNA合成、４）PCR（１回目）、５）PCR（２回目）、６）電気泳動、７）DNA濃度測定、８）ライブラリ作成用PCR、および９）次世代シーケンシング解析、である。さらに、次世代シーケンシング解析結果の分析方法についても、バイオインフォマティクス用ソフトウェアを用いて、分析シーケンス（パイプライン）を構築した。このパイプラインを適用することで、得られた遺伝子配列解析結果を用いて系統樹を作成することができる。最終的に、実際に下水から得られた遺伝子配列を用いて、PCRに用いるプライマーおよび温度設定を含め、上記の一連の作業をについて最適化を行った。その結果、Vollmersらが2013年に発表したプライマーを用い、アニーリング温度60度でPCRを行うことで、最も効率よくPCR産物を得ることが可能であることが判明した。以上の成果をもとに、研究3年度目である令和5年度においては、新型コロナウイルス感染症が発生していた期間に採取して保管してある下水を対象として、抗体遺伝子の取得を目指す。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
PCRを用いた下水中抗体遺伝子の増幅に成功し、およびその次世代シーケンシング解析のプロトコルの最適化を達成している。下水サンプルからの抗体遺伝子取得を進めるだけの段階に至っており、全体の半分まで研究は進んでいると言えるので、「おおむね順調に進展している」と評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに過去複数年間に渡って都市下水サンプルを冷凍保存しており、DNAである抗体遺伝子はこれらのサンプル中に無傷のまま残存していることが期待される。確立されたプロトコルをこれらのサンプルに適用し、抗体遺伝子の取得を進めていく。得られた結果は、当時流行していた感染症患者数との比較等により、下水中抗体遺伝子の出現傾向に関する分析にも用いる。
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Report
(3 results)
Research Products
(6 results)
