2017 Fiscal Year Annual Research Report
Study of high throughput screening based on chemical imaging sensor
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26620113
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
内田 秀和 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (60223559)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 二次元電気化学センサ / LAAS / マイクロビーズ / アルコール脱水素酵素 / ホメピゾール / スクリーニング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年の技術開発により様々な新薬の開発が行われており、細胞の挙動を決める酵素の働きを制御することが特に重要となっている。特定の酵素の働きを阻害や促進する分子を効率的に探索するスクリーニング技術の革新が求められており、本研究は従来用いられてきたマイクロプレートに代わり、センサ表面に分散させたマイクロビーズの反応を個別に評価する手法を提案した。多数の酵素固定化ビーズに様々な種類の候補分子を反応させ、どのビーズで酵素の働きが阻害されているのかを観測画像から判別する。酵素反応の度合いを画像観測するために二次元電気化学センサ“LAAS” (Light Addressable Amperometric Sensor)を用いた。LAASは太陽電池に似た構造を持ち、微小な光スポットを用いて局所的な化学反応の度合いを観測できる技術である。モデルケースとしてアルコール脱水素酵素(ADH)の阻害剤を評価する実験を行いた。
センサ素子はガラス/透明電極上にPTCDAとCuPcを順に20nmずつ真空蒸着して作製し、直径2.7μmのカルボキシル基修飾磁気ビーズにADHを固定化した。代表的な阻害剤であるホメピゾールを反応させたビーズと未反応のビーズをセンサ表面に分散させ、酵素基質のエタノールとメディエータ、支持塩を含むアガロースゲル（濃度15wt%、厚さ1mm）を被せて測定を行った。
前年度まで使用したガルバノミラーによるレーザースキャナでは空間分解能が不足したため、本年度新たに光学顕微鏡を用いた高分解能システムを構成した。その結果、ビーズ単体の酵素活性の評価は不可能だったが、数個のビーズが集まった集合体であれば酵素活性および酵素阻害効果を測定できることが確認できた。また、今後マイクロビーズは細胞の大きさに近く、実際の生体細胞を用いた薬効スクリーニングに使える可能性が見出された。
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