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細胞内シグナルの多次元情報を獲得するマルチカラーバイオセンサー開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K01922
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 生物分子化学
研究機関東京工業大学 (2017-2019)
早稲田大学 (2016)

研究代表者

北口 哲也  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (60432374)

研究分担者 坪井 貴司  東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (80415231)
上田 宏  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (60232758)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード蛍光タンパク質 / グルコース / バイオセンサー / バイオイメージング / GFP
研究成果の概要

蛍光タンパク質を基盤とした遺伝子コード型単色のセンサーの開発に成功した。本研究課題により細胞内情報伝達物質であるcGMP、cAMP、代謝関連物質であるATP、グルコースの細胞内動態をリアルタイムで可視化できるようになった。これらのセンサーは緑、赤、青などの蛍光色をもっており、複数の分子の同時可視化へ適用できることから、相互作用や階層的機能相関を明らかにできるようになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで単色で可視化できる遺伝子コード型センサーの種類は少なく、マルチカラーイメージングによる複数分子の同時解析は困難であった。本研究課題で開発した、cGMP、cAMP、ATP、グルコースのセンサーはマルチカラーイメージングに適用できるため、学術的意義は大きいと考えられる。また、センサー開発過程で蓄積したノウハウにより、以前よりシステマティックにセンサー開発ができるようになった。センサーは社会生活のさまざまな場面で利用できるため、センサーが自由自在に作出できることは社会的意義も大きい。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 4件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (17件) 産業財産権 (2件) (うち外国 2件)

  • [国際共同研究] National University of Singapore/Temasek Life Sciences Laboratory(シンガポール)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Harvard University(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ASTAR/National University of Singapore(シンガポール)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Harvard University(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Green Fluorescent Protein-Based Glucose Indicators Report Glucose Dynamics in Living Cells2019

    • 著者名/発表者名
      Mita Marie、Ito Motoki、Harada Kazuki、Sugawara Izumi、Ueda Hiroshi、Tsuboi Takashi、Kitaguchi Tetsuya
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 91 号: 7 ページ: 4821-4830

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.9b00447

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] RGB-Color Intensiometric Indicators to Visualize Spatiotemporal Dynamics of ATP in Single Cells2018

    • 著者名/発表者名
      Arai Satoshi、Kriszt R?kus、Harada Kazuki、Looi Liang-Sheng、Matsuda Shogo、Wongso Devina、Suo Satoshi、Ishiura Shoichi、Tseng Yu-Hua、Raghunath Michael、Ito Toshiro、Tsuboi Takashi、Kitaguchi Tetsuya
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 57 号: 34 ページ: 10873-10878

    • DOI

      10.1002/anie.201804304

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Flashbody: A Next Generation Fluobody with Fluorescence Intensity Enhanced by Antigen Binding2017

    • 著者名/発表者名
      Wongso Devina、Dong Jinhua、Ueda Hiroshi、Kitaguchi Tetsuya
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 89 号: 12 ページ: 6719-6725

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.7b00959

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Red fluorescent protein-based cAMP indicator applicable to optogenetics and in vivo imaging2017

    • 著者名/発表者名
      Harada Kazuki、Ito Motoki、Wang Xiaowen、Tanaka Mika、Wongso Devina、Konno Ayumu、Hirai Hirokazu、Hirase Hajime、Tsuboi Takashi、Kitaguchi Tetsuya
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 7351-7351

    • DOI

      10.1038/s41598-017-07820-6

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 蛍光蛋白質センサーをテーラーメード化2017

    • 著者名/発表者名
      北口哲也
    • 雑誌名

      日経バイオテク

      巻: 7月24日号 ページ: 42-45

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Generation of a cGMP indicator with an expanded dynamic range by optimization of amino acid linkers between a fluorescent protein and PDE5α.2017

    • 著者名/発表者名
      Matsuda S, Harada K, Ito M, Takizawa M, Wongso D, Tsuboi T, Kitaguchi T
    • 雑誌名

      ACS Sensors

      巻: 2 号: 1 ページ: 46-57

    • DOI

      10.1021/acssensors.6b00582

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 蛍光・発光プローブ2016

    • 著者名/発表者名
      北口哲也
    • 雑誌名

      光アライアンス

      巻: 27 ページ: 15-19

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 生細胞内のグルコース動態を検出する遺伝子コード型緑色蛍光センサーの創出2019

    • 著者名/発表者名
      三田真理恵、伊藤幹、原田一貴、菅原和、上田宏、坪井貴司、北口哲也
    • 学会等名
      2019年度日本生化学会関東支部例会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 緑色蛍光グルコースセンサーが検出する人工甘味料による膵β細胞のグルコース恒常性攪乱2019

    • 著者名/発表者名
      三田真理恵、伊藤幹、原田一貴、菅原和、永田怜、芦田翼、上田宏、坪井貴司、北口哲也
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 蛍光タンパク質を用いた緑色蛍光輝度変化型乳酸センサーの開発2019

    • 著者名/発表者名
      千原貴美、三田真理恵、菅原和、相木彩希、早坂優希、原田一貴、上田宏、北口哲也、坪井貴司
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 生細胞イメージングを目指した遺伝子コード型ジベレリンプローブの開発2019

    • 著者名/発表者名
      相原寛史、Yanyan Hou、上田宏、伊藤寿朗、北口哲
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Single fluorescent protein-based sensors visualize dynamics of glucose by live cell imaging.2018

    • 著者名/発表者名
      Marie Mita, Motoki Ito, Kazuki Harada, Izumi Sugawara, Hiroshi Ueda, Takashi Tsuboi and Tetsuya Kitaguchi.
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 赤色蛍光タンパク質を用いたcGMP蛍光センサーの生細胞イメージングへの応用2018

    • 著者名/発表者名
      石田りか、三田真理恵、原田一貴、上田宏、北口哲也、坪井貴司
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 赤色蛍光グルコースセンサーによる細胞内グルコース動態の可視化2018

    • 著者名/発表者名
      菅原和、伊藤幹、三田真理恵、上田宏、坪井貴司、北口哲也
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 緑色蛍光タンパク質を用いたピルビン酸センサーの開発2018

    • 著者名/発表者名
      早坂優希、上田宏、北口哲也、坪井貴司
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Turn-on型の高輝度変化率を有する緑色cAMPセンサーの開発2018

    • 著者名/発表者名
      相木彩希、上田宏、北口哲也、坪井貴司
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 抗体を分子認識ドメインとする遺伝子コード型蛍光タンパク質プローブの開発2018

    • 著者名/発表者名
      相原寛史、Devina Wongso、董金華、上田宏、北口哲也
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] A red fluorescent protein-based cAMP indicator for dual color imaging, optogenetic manipulations and in vivo imaging.2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Harada, Motoki Ito, Xiaowen Wang, Mika Tanaka, Devina Wongso, Hajime Hirase, Takashi Tsuboi and Tetsuya Kitaguchi.
    • 学会等名
      第94回日本生理学会大会
    • 発表場所
      浜松
    • 年月日
      2017-03-28
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Flashbody: genetically-encoded antibody-based fluorescent probe with antigen dependent fluorescence intensity.2017

    • 著者名/発表者名
      Devina Wongso, Jinhua Dong, Hiroshi Ueda and Tetsuya Kitaguchi.
    • 学会等名
      第17回蛋白質科学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Hideki Itoh, Satoshi Arai, Thankiah Sudhaharan, Tetsuya Kitaguchi and E. Birgitte Lane. Single-cell quantitative analysis of ATP concentration by fluorescence lifetime imaging microscopy.2017

    • 著者名/発表者名
      Hideki Itoh, Satoshi Arai, Thankiah Sudhaharan, Tetsuya Kitaguchi and E. Birgitte Lane.
    • 学会等名
      第55回日本生物物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 蛍光タンパク質を用いた単色型グルコース可視化センサーの開発2017

    • 著者名/発表者名
      三田真理恵、伊藤幹、原田一貴、上田宏、坪井貴司、北口哲也
    • 学会等名
      第40回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 赤色蛍光タンパク質を用いたcGMP蛍光センサーの開発2017

    • 著者名/発表者名
      石田りか、三田真理恵、原田一貴、上田宏、北口哲也、坪井貴司
    • 学会等名
      第40回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 赤色蛍光タンパク質を用いた生体内cAMP可視化プローブの開発2016

    • 著者名/発表者名
      伊藤幹、原田一貴、Devina Wongso、坪井貴司、北口哲也
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2016-11-30
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 蛍光タンパク質を用いた単色型cGMP可視化プローブの開発2016

    • 著者名/発表者名
      松田翔吾、原田一貴、伊藤幹、滝澤舞、Devina Wongso、坪井貴司、北口哲也
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2016-11-30
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [産業財産権] リガンド蛍光センサータンパク質とその使用2016

    • 発明者名
      北口哲也、坪井貴司、上田宏
    • 権利者名
      北口哲也、坪井貴司、上田宏
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016-05-24
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 外国
  • [産業財産権] リガンド蛍光センサータンパク質とその使用2016

    • 発明者名
      北口哲也、坪井貴司、上田宏、新井敏
    • 権利者名
      北口哲也、坪井貴司、上田宏、新井敏
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016-12-02
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 外国

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-02-21  

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