| Project/Area Number |
21K18321
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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 90:Biomedical engineering and related fields
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
浅野 竜太郎 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80323103)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 良和 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (20374225)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥26,000,000 (Direct Cost: ¥20,000,000、Indirect Cost: ¥6,000,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2021: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000)
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| Keywords | フラボシトクロムb2 / シトクロム c / 直接電子移動 / クライオ電子顕微鏡解析 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、汎用的な血中バイオマーカーの連続計測を可能とする酵素―電極間直接電子移動 (Direct Electron Transfer, DET) 制御型センサの開発を目的としている。具体的には、電極へのDET能を有するフラボシトクロムb2 (Fcb2)－シトクロム c (Cyt c) にそれぞれ抗体断片を融合させ、バイオマーカー依存的なDET効率の変化を測定原理とするセンサを開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、汎用的な血中バイオマーカーの連続計測を可能とする酵素―電極間直接電子移動 (Direct Electron Transfer, DET) 制御型センサの開発を目的としている。具体的には、電極へのDET能を有するフラボシトクロムb2 (Fcb2)－シトクロム c (Cyt c) にそれぞれ抗体断片を融合させ、バイオマーカー依存的なDET効率の変化を測定原理とするセンサの開発を目指している。本年度は、主に1) Fcb2 とCyt cのクライオ電子顕微鏡を用いた構造解析、と2) Fcb2 とCyt cを活用した電気化学センサの構築、の観点から研究を進めた。
1) Fcb2とCyt cのクライオ電子顕微鏡を用いた構造解析: 昨年度に引き続き、クライオ電子顕微鏡解析を進めた。Fcb2のCyt c結合部位のフレキシビリティが高く、この部位の構造情報の取得には至らなかったため、化学架橋による固定化後のサンプルを用いて再度クライオ電子顕微鏡解析を行ったところ、Cyt c結合部位の密度マップを得ることに成功した。今後、Cyt c、あるいは抗体断片を融合させたCyt cとの複合体との構造解析を進める予定である。
2) Fcb2 とCyt cを活用した電気化学センサの構築: 昨年度に引き続き、抗体断片融合Fcb2 とCyt cを用いて、電気化学センサの開発を進めた。電極表面へのCyt cの固定化条件を検討後、抗体断片融合Fcb2を用いてバイオマーカーの検出検討を行った。結果、バイオマーカー依存的なDET効率の変化を測定原理とするセンサの開発に向けて有望な結果を得ることに成功した。今後、さらなる詳細な検討や、汎用性の評価を進める予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度研究を進めた、1) Fcb2とCyt cのクライオ電子顕微鏡を用いた構造解析、に関して、化学架橋による固定化後のサンプルを用いてクライオ電子顕微鏡解析を行ったところ、Cyt c結合部位の密度マップを得ることには成功したが、精密解析には至らなかった。今後、Cyt c単体、あるいは抗体断片を融合させたCyt cとの複合体を用いることで精密解析が進むことを期待している。一方、2) Fcb2 とCyt cを活用した電気化学センサの構築、に関しては、バイオマーカー依存的なDET効率の変化を測定原理とするセンサの開発に向けて有望な結果を得ることに成功した。今後の汎用性評価等を進める予定である。
特に、クライオ電子顕微鏡解析に関して、進捗がやや遅れているため、期間延長し進めることとした。
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| Strategy for Future Research Activity |
1) Fcb2とCyt cのクライオ電子顕微鏡を用いた構造解析、に関しては、Cyt c単体、あるいは抗体断片を融合させたCyt cとの複合体を用いると共に、化学架橋による固定化も視野に入れて、精密解析を進める予定である。2) Fcb2 とCyt cを活用した電気化学センサの構築、に関しては、実用化も視野に汎用性評価に加えて、より簡易的な電極を用いた評価も進める予定である。
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