2022 Fiscal Year Annual Research Report

Developement of real time cytosensing based on amino acid residues

Research Project

Project/Area Number	19K05529
Research Institution	Maebashi Institute of Technology
Principal Investigator	菅原一晴前橋工科大学, 工学部, 教授 (30271753)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords	スクリーンプリント電極 / 電子伝達ペプチド / サイトセンシング / His-tag
Outline of Annual Research Achievements	CYYYY/EICADP/YYYYCは容易にペプチドプローブ修飾光透過性スクリーンプリント金電極(SPGE）にAu-S結合を介して固定化でき、急性単球性白血病由来細胞(THP-1細胞)のセンシングを実施した。構築した電極によるTHP-1細胞の検出限界は8cells/mLであった。全体の研究成果として、リアルタイムでの細胞培養過程をモニタリングするために、二酸化炭素インキュベータに測定セルを設置して、細胞培地/リン酸緩衝液でTHP-1細胞を一定時間培養した。そのモニタリングにあたってペプチド修飾電極と細胞との相互作用を利用しインピーダンス測定により細胞数を見積もることができ、培養をしながらの電気化学的測定が可能であることを明らかにした。細胞認識/電子伝達性/ペプチド固定化用スペーサー機能を有するペプチド修飾コラーゲン膜被覆電極によりターゲット細胞の電気化学的センシングを実施した。この電極表面はペプチドとコラーゲンはアミノ酸残基から成っており環境負荷が小さく生体適合性の高いシステムとなっている。具体的には、ヒト白血病細胞株(K562細胞)をターゲットとしており、細胞認識ペプチドは細胞表面のレセプタと相互作用するものであった。電子伝達性ペプチドをコラーゲン膜に固定化する際には、電極への電子移動アクセシビリティを改善が必要とされるため、電子移動機能を有する５残基程度のオリゴアラニンを導入すること25 K562細胞/mLの検出を達成した。また、マンノースおよびグルコースと選択的に結合するタチナタマメ由来レクチンにHis-tag/電子伝達性ペプチドを修飾したタンパク質プローブを作製した。ヒト組織球形リンパ腫由来細胞(U937細胞)において細胞表面に存在するグルコース残基またはマンノース残基とプローブの相互作用に基づき、電極応答の変化からターゲット細胞検出が可能となった。