2015 Fiscal Year Annual Research Report
ペプチドアプタマーを用いた分子認識診断膜およびシステムの設計・開発
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15H02315
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
山口 猛央 東京工業大学, 資源化学研究所, 教授 (30272363)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田巻 孝敬 東京工業大学, 資源化学研究所, 講師 (80567438)
大橋 秀伯 東京工業大学, 資源化学研究所, 助教 (00541179)
大柴 雄平 東京工業大学, 資源化学研究所, 助教 (10708530)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ペプチドアプタマー / トロポニンI / 診断膜 / 急性心筋梗塞 / 生体分子認識 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、生体システムの精緻で高度な制御機構から発想して、生体分子認識をトリガーとして膜細孔を開閉し出力する、新しい簡易医療診断用機能膜の開発を目的とする。ターゲットとして急性心筋梗塞の診断マーカーであるトロポニンI (cTnI)を用い、膜細孔壁から成長させた感温性ポリマー鎖にセンサー部位としてペプチドアプタマーを固定し、cTnIを多点でアプタマーが認識すると細孔内部に架橋点が形成され、刺激により細孔を開こうとしても、架橋構造により細孔が閉塞した状態を保持する膜システムを想定している。今回選定した配列の異なる2種類のペプチドアプタマーは、既往の研究において抗原抗体反応並みのcTnI認識能を有することが報告されているが、本システムを実現するためには、ペプチドアプタマーをポリマーにコンジュゲートした状態においてもcTnIに対する結合能が保持されている必要がある。そこで、今年度は刺激応答ポリマーに結合したペプチドアプタマーを作製しcTnI認識能の評価を行った。cTnIの有無で作製したアプタマーポリマーの相転移挙動の変化から、アプタマーポリマーの状態でもcTnIを認識することを確認した。一方、アプタマーの配列によっては、ポリマー化することによりcTnIに対する特異性が低くなるアプタマーが存在することも明らかになり、アプタマーの適切な選定・設計がシステムの実現可能性における大きなファクターになりうることを見出した。
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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
今年度は当初予定していた通り、刺激応答アプタマーポリマーの合成とアプタマーポリマーによるタンパク質の認識能の評価を行った。ポリマーに結合した状態でペプチドアプタマーのcTnI認識能を評価したのは初めてであり、cTnI認識能を保持していることを確認した。ここで得られた知見は、膜細孔壁に固定し診断膜として応用する際の重要な結果であると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度には、非特異的認識を低くするために、酸性側鎖アミノ酸をスペーサー配列に導入した特異性の高いcTnIアプタマーの設計及びアプタマーポリマーの合成を行う。ポリマー状態でのcTnI認識性を相転移挙動の変化や電気泳動を用いて確認する。アプタマーポリマーの作製と同時並行で、作製したアプタマーポリマーを、多孔質膜基材に高効率にグラフト固定する基盤技術の構築を行う。併せて、細孔径のそろったシリンダー状細孔を持つ基材へのグラフトを試みることで、化学工学的手法による機能解析も進めていく。
平成29年度には、前年度に確立した基盤技術を用いて作製した機能膜のタンパク質認識及び温度刺激による細孔開閉の観察を行うと同時に、高感度検出のための出力法の開発を行う。
平成30年度には、これまでに得られた知見を踏まえ、具体的な応用を指向し、心筋梗塞診断用ゲート膜の開発を行う。膜検出感度を最適化するために、基材細孔径、固定アプタマーポリマーの分子量・グラフト鎖数密度、アプタマーの固定量を変化させ、化学工学的手法による解析結果を基に、検出結果を膜開発にフィードバックし、膜構造の最適化を行う。
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