2021 Fiscal Year Research-status Report
凝集誘起発光イメージングで「観る」プリオンタンパク質オリゴマーの形成・伝播機構
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17K07315
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| Research Institution | Chiba Institute of Technology |
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Principal Investigator |
山本 典史 千葉工業大学, 工学部, 教授 (30452163)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
島崎 俊明 千葉工業大学, 工学部, 准教授 (10452476) [Withdrawn]
鎌足 雄司 岐阜大学, 高等研究院, 助教 (70342772)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | プリオン病 / 凝集誘起発光 / アミロイド / 分子シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
プリオン病はプリオンタンパク質（PrP）が異常重合し脳内に凝集体が蓄積することで発症するが、その感染・発症機構は不明である。従来、多数のPrPが凝集したアミロイド線維の沈着が病態の中心だと考えられてきた。近年、少数のPrPが重合したオリゴマーがより強い細胞毒性と感染性を持ち、プリオン病病態機序で中心的な役割を果たすという説が有力となりつつある。しかしながら、これまでの方法では「PrPオリゴマーを可視化することはできない」ということが課題であった。
本研究では、PrPオリゴマーの動態を生きた細胞内で「観る」ため、抗プリオン化合物と凝集誘起発光（AggregationInducedEmission;AIE）色素を融合した新しい蛍光プローブを開発し、AIEイメージングを用いてプリオン病とPrPオリゴマーの因果関係を解析する。本研究で得られる成果は、プリオン病の診断・治療法開発への貢献が期待できる。本研究はAIE現象を利用してタンパク質凝集体の分子イメージング技術を確立するものであり、AIEメカニズムの理解が不可欠である。
令和３年度は、昨年度に引き続き、タンパク質凝集体の分子イメージング技術を確立するための基礎として、従来のAIE分子とは全く異なる分子を対象に、その凝集誘起発光メカニズムについて、分子シミュレーションを用いた理論的解析に取り組んだ。その結果、AIE現象を利用した分子設計をおこなうための基礎として、自由エネルギープロファイルに基づいて凝集相におけるAIE分子の励起状態緩和過程を明らかにするための手法を確立することに成功した。
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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
昨年度、凝集誘起発光分子の蛍光測定に取り組む予定であった。しかし、新型コロナウイルスの感染拡大の影響で、研究実施者が所属する研究機関が入構制限となり、予定していた測定などには遅れがある。一方で、タンパク質凝集体の分子イメージング技術を確立するための基礎として、従来のAIE分子とは全く異なる分子を対象に、分子シミュレーションを用いた凝集誘起発光メカニズムの理論的解析が順調に進んでいる。以上のことから、本研究計画の進捗状況は、おおむね、順調である。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和３年度は、タンパク質凝集体の分子イメージング技術を確立するための基礎として、従来のAIE分子とは全く異なる分子を対象に、その凝集誘起発光メカニズムについて、分子シミュレーションを用いた理論的解析に取り組んだ。その結果、AIE現象を利用した分子設計をおこなうための基礎として、自由エネルギープロファイルに基づいて凝集相におけるAIE分子の励起状態緩和過程を明らかにするための手法を確立することに成功した。
令和４年度は，令和３年度中に分子シミュレーションを用いて理論的に解析した新規AIE分子を骨格構造として、凝集体プローブとしてのPrP結合能・AIE特性を向上させるためのモデル分子を設計する。具体的には、これまでに明らかになったCN-MBEなどのAIE分子の凝集誘起発光メカニズムの解析結果に基づき、「PrPを特異的に標識する選択的結合性」と「結合したタンパク質同士が凝集する場合にのみ蛍光性がオンとなる凝集誘起発光性」を併せ持つPrP凝集体プローブを合成し、物性評価をおこなう予定である。今後、新規に分子設計した凝集誘起発光色素を用いてPrPオリゴマーの蛍光測定をおこない、その動態を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
令和３年度の予算案では、研究成果を国内・国際学会で発表するための国内・海外旅費を主に計上していたが、新型コロナウイルスの感染拡大の影響で、出席を予定していた学会が中止・延期となり、次年度使用額が生じることとなった。
令和４年度は、研究成果を学術誌（オープンアクセス）に投稿することを計画しており、論文投稿料が当初の予算案を超過すると考えられることから、上記未使用分を予算計画として再検討することで、効率的に研究成果の公表を遂行することを予定している。
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