Development of A Super-Sensitive Immunolabeling Method Utilizing DNA Origami Molecular Machines
| Project/Area Number |
19K22261
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 37:Biomolecular chemistry and related fields
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
葛谷 明紀 関西大学, 化学生命工学部, 教授 (00456154)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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| Keywords | DNAオリガミ / 人工抗体 / 分子機械 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、医療診断分野で広く用いられている抗体分子に関して、その製造コストの問題を解決するために、「抗体がもつ特長を全て備えつつ、さらにこれを凌駕した機能をもつ『人工抗体』を、タンパク質以外をつかって構築する」ことを目的とする。そのために、研究代表者が世界に先駆けて独自に開発した「ターゲット分子を挟むように結合することでX字型の開いた構造から=字型の閉じた構造に変形するDNAオリガミ分子機械（Nature Commun. 2011, 2, 449. DNA PliersとDNA Chopsticks）」を本体に使用することで、DNAでできた「人工抗体」を構築することをめざす。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、医療診断分野で広く用いられている抗体分子に関して、その製造コストの問題を解決するために、「抗体がもつ特長を全て備えつつ、さらにこれを凌駕した機能をもつ『人工抗体』を、タンパク質以外をつかって構築する」ことを目的とする。そのために、研究代表者が世界に先駆けて独自に開発した「ターゲット分子を挟むように結合することでX字型の開いた構造から=字型の閉じた構造（パラレル型）に変形するDNAオリガミ分子機械(Nature Commun. 2011, 2, 449)」を本体に使用することで、DNAでできた「人工抗体」を構築する。具体的には、免疫染色やELISAでも用いられる実践的なターゲットを認識する「基質認識部位」、およびDNAオリガミ分子機械の構造変化を蛍光や酵素活性として検出するための「シグナル発信部位」を、応募者独自のDNAオリガミ分子機械に組み込むことで、世界に類例のない「アロステリック人工抗体」の実用化をめざす。2020年度は、2019年度に検討した「シグナル発信部位」について、特許出願のための実施例を詳細につめると共に、基質の認識部位についても検討を開始した。DNAオリガミ分子機械を構成するDNA鎖の末端にジベンゾシクロオクチン（DBCO）基を導入し、アジド化した基質認識分子を銅フリークリック反応で結合する。遺伝子組換により得られた抗体断片Fabを研究協力者より提供いただき、これらを修飾したDNAのDNAオリガミ分子機械への効果的な導入条件を検討した。
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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
当初の計画通り、DNAオリガミ分子機械が基質を認識して構造変化をしたことをAFM以外で容易に検出するための「シグナル発信部位」の検討はほぼ終了し、「基質認識部位」の検討に着手した。DNAオリガミ分子機械への導入と選択的な基質結合に伴う構造変化はまだ観察されていないが、構成要素であるDNA鎖との銅フリークリック反応は問題なく進行していることが確認されている。今後の条件最適化により、DNAオリガミ分子機械への導入も問題なく行えると予想している。
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| Strategy for Future Research Activity |
検討を残していた「シグナル発信部位」で使うDNA四重鎖について、3+1など開いた構造でもDNA四重鎖が再構成されない組み合わせでの分割法についても検討を終了する。また抗体断片修飾DNA鎖のDNAオリガミ分子機械への導入法の最適化についても、温度条件や濃度条件等をまず検討する。これらでも改善が見られない場合には、リンカーの挿入など周辺構造の最適化を行うことも検討する。
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Report
(2 results)
Research Products
(10 results)
