分子進化的手法による高性能な蛍光免疫センサーQuenchbody構築法の確立
| Project/Area Number |
22KJ1271
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| Project/Area Number (Other) |
21J21386 (2021-2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2021-2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 27040:Biofunction and bioprocess engineering-related
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
井上 暁人 (2021, 2023) 東京工業大学, 生命理工学院, 特別研究員(DC1)
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| Research Fellow |
井上 暁人 (2022) 東京工業大学, 生命理工学院, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2023: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | バイオテクノロジー / タンパク質工学 / 抗体工学 / ケミカルバイオロジー / 進化分子工学 / 酵母提示系 / 機械学習 / 免疫測定 / 蛍光 / 分子進化 |
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| Outline of Research at the Start |
蛍光免疫センサーQuenchbody(Q-body)は従来の免疫測定法と比べて、迅速・簡便・高感度な検出を可能とする蛍光標識組換え抗体であり、これまで低分子からタンパク質にいたる多くの目的物質（抗原）を蛍光検出することに成功している。
本研究では酵母細胞表層提示系によるQ-body選択手法を用いて、分子進化的にQ-bodyを高機能化することにより、汎用的なQ-body構築法の確立を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
まず昨年度の続きで、クエンチ能を示すナノ抗体のアミノ酸配列を次世代シーケンス解析した結果、Trp残基の部位特異的な濃縮が確認された。そこで、さらにタンパク質言語モデルを用いて、アミノ酸配列のみからクエンチの有無を予測する機械学習モデルを作成した結果、CDR1とCDR3の配列を用いた場合に予測精度が高まることが分かった。したがって、作製したモデルを用いて、２種類のSARS-CoV-2を認識するナノ抗体のクエンチ能を向上させる変異を予測し、それに基づいた変異導入を行った結果、クエンチ能の向上させることに成功し、抗原結合能を維持していた変異体については蛍光応答も向上した。
次に抗体のC末端に多量体構造を形成するペプチドを付加することで、Q-bodyのさらなる感度向上を試みた。その結果、二量体を形成するペプチドを付加したときに最もクエンチ能が向上した。さらにこれがH-dimerを形成することに起因していることを突き止め、これまで蛍光応答をほとんど示さなかったガン抗原を認識するナノ抗体に応用した結果、蛍光応答を向上させることに成功した。
さらに昨年度の続きで、細胞内で持続的なランダム変異導入を行える酵母「AHEAD」の実験系の確立を試みた。本年度においては、まず一変異によってクエンチ能が向上するナノ抗体を選別し、それをコントロールとして実験条件を検討した。その後、発見した最適な条件を複数のナノ抗体に適用したところ、まったくクエンチ能を示さなかったヒト血清アルブミン認識ナノ抗体について、クエンチ能の分子進化が達成された。
以上から、予測に基づいた変異導入によって、SARS-CoV-2を認識する新規のQ-body構築に成功し、さらに多量体化やランダム変異導入によって、さらなる蛍光応答の向上が見込めることが確かめられた。
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Report
(3 results)
Research Products
(14 results)
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[Journal Article] The Patrol Yeast: A new biosensor armed with antibody-receptor chimera detecting a range of toxic substances associated with food poisoning2023
Author(s)
Jiulong Su, Bo Zhu, Akihito Inoue, Hiroyuki Oyama, Izumi Morita, Jinhua Dong, Takanobu Yasuda, Yoshiko Sugita-Konishi, Tetsuya Kitaguchi, Norihiro Kobayashi, Shiro Miyake, Hiroshi Ueda
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Journal Title
Biosensors and Bioelectronics
Volume: 219
Pages: 114793-114793
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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