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マイクロデバイスを用いた単一酵素活性検出による病態診断法の開発

Research Project

Project/Area Number 18J23224
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Chemical biology
Research InstitutionThe University of Tokyo
Research Fellow 坂本 眞伍  東京大学, 薬学系研究科, 特別研究員(DC1)
Project Period (FY) 2018-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords蛍光プローブ / 1分子計測 / 疾患診断 / アルカリホスファターゼ
Outline of Annual Research Achievements

本年度は、マイクロデバイス上で酵素活性を検出可能な、数十~数百の酵素反応部位を有する蛍光プローブライブラリを開発することで、生体内に存在する多数のタンパク質を1分子レベルかつ網羅的に検出し、疾患の早期診断や患者の層別化に資するような新規バイオマーカーを探索することを目指した。
このような目的においては、生体内に存在する多様な酵素活性を網羅的に検出可能なプローブライブラリを開発することが必要であるため、簡便かつ同時並行的に多数のプローブを合成するための新たな方法論の確立にも取り組んだ。具体的には、化学合成によって生成する目的の蛍光プローブを、ビーズを用いたアフィニティー精製によって簡便に精製するライブラリ調整法(Synthesis-based on affinity separation)の概念を利用し、ホスホン酸を有する蛍光母核を用い、phos-tagによるaffinity精製を利用した合成法を確立した。
この方法論により、実際にpeptidase, protease, glycosidase等の活性を検出可能な、80種類を超える蛍光プローブライブラリの開発に成功した。
また、本プローブライブラリを用いた実証実験として、国立がん研究センター早期診断バイオマーカー開発部門の本田一文先生のご協力のもと、すい臓がん患者に由来する血漿サンプル中から、実際に20種類以上のプローブを用いて酵素活性を1分子レベルで検出することに成功しており、本手法でタンパク質バイオマーカーの効率的探索をおこなうことが可能であることを示した。
今後は、より多数の検体を用いたスクリーニングを行い、有望なシーズ活性については、より精度よくこれを検出するためのプローブ開発や病態との関わりの理解を進め、さらに大規模な検体サンプルを用いた検証を行い、疾患の実態を反映したバイオマーカーとして確立していくことが期待される。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(24 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (22 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] 1分子計測リキッドバイオプシーの夜明け2020

    • Author(s)
      小松 徹, 坂本 眞伍, 浦野 泰照
    • Journal Title

      日本プロテオーム学会誌

      Volume: 5 Pages: 23-32

    • NAID

      130007891645

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multiplexed single-molecule enzyme activity analysis for counting disease-related proteins in biological samples2020

    • Author(s)
      Shingo Sakamoto, Toru Komatsu, Rikiya Watanabe, Yi Zhang, Taiki Inoue, Mitsuyasu Kawaguchi, Hidehiko Nakagawa, Takaaki Ueno, Takuji Okusaka, Kazufumi Honda, Hiroyuki Noji, Yasuteru Urano
    • Journal Title

      Science Advances

      Volume: 6

    • DOI

      10.1126/sciadv.aay0888

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 1分子酵素活性プロファイリングによる疾患関連酵素の超高感度検出2021

    • Author(s)
      坂本眞伍
    • Organizer
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  • [Presentation] 1分子酵素活性プロファイリングによる疾患関連酵素の超高感度検出2020

    • Author(s)
      坂本眞伍
    • Organizer
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Single Enzyme Activity-based Protein Profiling - A Methodology for Ultra-sensitive Detection of Disease-related Alterations of Enzymatic Activities2020

    • Author(s)
      坂本眞伍
    • Organizer
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      坂本 眞伍
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of Novel Disease Diagnosis Platform based on Enzyme Activity Detection at Single Protein Level2018

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      坂本 眞伍
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      ケミカルバイオロジー学会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of Novel Disease Diagnosis Platform based on Enzyme Activity Detection at Single Protein Level2018

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      第12回バイオ関連化学シンポジウム
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      坂本 眞伍
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      第91回日本生化学会大会
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      2018 Annual Research Report
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Published: 2018-05-01   Modified: 2022-12-28  

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