2017 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, 科学技術創成研究院, 教授 (30272363)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大橋 秀伯 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 特任准教授 (00541179)
大柴 雄平 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (10708530)
田巻 孝敬 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (80567438)
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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。
今年度は、前年度に構築した、多孔質膜基材へ高効率にグラフト固定する技術を用いて機能膜を作製し、タンパク質認識及び細孔開閉の確認を行うと同時に、高感度化に向けたタンパク質認識法の検討を行った。モデル標的タンパク質としてアビジン、分子認識部位としてビオチンを導入した機能膜を作製し、アビジンの特異的認識及びアビジン認識による膜細孔の閉塞を透過流速の変化により確認した。また、対流により細孔内に積極的に標的タンパク質溶液を透過させる透過法を用いることで、温度変化なしに膜中へ溶液を透過させるだけで、標的タンパク質を効率的に認識することに成功した。これは、細孔内にアビジンを積極的に透過させることにより、溶液中・膜細孔内の拡散律速が解消され、細孔内のビオチンにアクセスしやすくなったためと考えられる。
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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、平成28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、高感度化に向けた認識法の検討を行った。作製した膜は、選択的に標的タンパク質であるアビジンを認識し、また、透過法では、温度変化なしに検体溶液を膜に透過させるだけで、高効率に標的タンパク質を認識し、細孔を開閉することが可能であることが分かった。本認識法は、温度シグナルをかけることなく、より簡便で効率的・高感度な分子認識を可能にすることから、生体分子認識ゲート膜の可能性を大きく拡げ、Point-of care testingに向けた有効な手法になると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度には、透過法を用いて、標的タンパク質水溶液濃度を変化させた認識を行い、検出限界を評価する。そして、蛍光アビジンを用いた、膜厚方向のアビジン分布の観察や、感温性部位を有さないポリマーをグラフトした膜の認識評価を行うことで、透過法での認識メカニズムについて考察する。さらに、実用化を指向し、認識部位をペプチドアプタマーに変更することで、心筋梗塞時のシグナルとなるタンパク質トロポニンIを認識する膜システムを構築し、簡易診断膜の設計・開発を行う。
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