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ナノスケール電気泳動法による一分子グライコーム解析

研究課題

研究課題/領域番号 19H02567
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分28040:ナノバイオサイエンス関連
研究機関九州大学 (2020-2022)
国立研究開発法人理化学研究所 (2019)

研究代表者

川井 隆之  九州大学, 理学研究院, 准教授 (60738962)

研究分担者 谷口 雄一  京都大学, 高等研究院, 教授 (90556276)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2022年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2021年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2020年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
キーワードキャピラリー電気泳動 / 一分子顕微鏡 / 糖鎖 / タンパク質 / ナノスケール電気泳動 / 一分子検出 / 電気泳動 / 一分子 / グライコーム / プロテオーム / グライコミクス / 一分子解析 / 一分子観察 / 微小流体デバイス
研究開始時の研究の概要

ナノスケール電気泳動と蛍光一分子顕微鏡を組み合わせ,各構造の糖鎖分子を電気泳動によって分離した後,さらに一分子ずつ見分けてその数を計測する「一分子グライコーム解析法」を世界で初めて実現する。がん幹細胞やエクソソームなどを対象に一分子グライコーム解析を実践することで,生体内超微小領域における糖鎖研究を推進し,最終的に「一分子オミックス解析」という新たな研究領域を開拓することを目指す。

研究成果の概要

本研究ではマイクロ・ナノスケール電気泳動と蛍光一分子顕微鏡を組み合わせ,各構造の糖鎖を一分子ずつ見分けてその数を計測する「一分子グライコーム解析法」を実現することを目標に研究を行った。糖鎖やタンパク質等の生体分子を対象に電気泳動分析を行ってその挙動をリアルタイムに動画として記録できる系を開発した。分子毎の電気泳動挙動をリアルタイムでモニタリングし,各分子のみかけの電気泳動速度を計測することで,分子の種類や状態を推定できることを確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により,従来の化学分析法の感度限界がzmol (1000分子レベル) からymol (1分子レベル) まで大幅に向上し,これまで不可能だった一細胞小器官・エクソソームなどからのグライコーム解析を実現できると期待される。また本技術は糖鎖に限らず,タンパク質や核酸など蛍光標識可能なあらゆる物質に拡張可能であり,本研究が一分子計測が標準化する時代の幕開けを導く第一歩になると期待される。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 4件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 1件、 招待講演 12件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Quantitative analysis of drug distribution in heterogeneous tissues using dual‐stacking capillary electrophoresis-mass spectrometry2022

    • 著者名/発表者名
      Koganemaru Shigehiro、Kawai Takayuki、Fuchigami Hirobumi、Maeda Naoyuki、Koyama Kumiko、Kuboki Yasutoshi、Mukohara Toru、Doi Toshihiko、Yasunaga Masahiro
    • 雑誌名

      British Journal of Pharmacology

      巻: 180 号: 6 ページ: 762-774

    • DOI

      10.1111/bph.15988

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Tracking metabolites at single-cell resolution reveals metabolic dynamics during plant mitosis.2022

    • 著者名/発表者名
      Okubo-Kurihara E, Ali A, Hiramoto M, Kurihara Y, Abouleila Y, Abdelazem EM, Kawai T, Makita Y, Kawashima M, Esaki T, Shimada H, Mori T, Hirai MY, Higaki T, Hasezawa S, Shimizu Y, Masujima T, Matsui M
    • 雑誌名

      Plant Physiol

      巻: 189 号: 2 ページ: 459-464

    • DOI

      10.1093/plphys/kiac093

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Recent Advances in Trace Bioanalysis by Capillary Electrophoresis2021

    • 著者名/発表者名
      KAWAI Takayuki
    • 雑誌名

      Analytical Sciences

      巻: 37 号: 1 ページ: 27-36

    • DOI

      10.2116/analsci.20SAR12

    • NAID

      130007966696

    • ISSN
      0910-6340, 1348-2246
    • 年月日
      2021-01-10
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Hi-CO: 3D genome structure analysis with nucleosome resolution2021

    • 著者名/発表者名
      Ohno Masae、Ando Tadashi、Priest David G.、Taniguchi Yuichi
    • 雑誌名

      Nature Protocols

      巻: 16 号: 7 ページ: 3439-3469

    • DOI

      10.1038/s41596-021-00543-z

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] iNucs: inter-nucleosome interactions2021

    • 著者名/発表者名
      Oveisi Mehrdad、Shukla Manu、Seymen Nogayhan、Ohno Masae、Taniguchi Yuichi、Nahata Sunil、Loos Remco、Mufti Ghulam J、Allshire Robin C、Dimitrov Stefan、Karimi Mohammad M
    • 雑誌名

      Bioinformatics

      巻: 37 号: 23 ページ: 4562-4563

    • DOI

      10.1093/bioinformatics/btab698

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Quantitation of Cell Membrane Permeability of Cyclic Peptides by Single-Cell Cytoplasm Mass Spectrometry2021

    • 著者名/発表者名
      Kawai Takayuki、Mihara Yasuhiro、Morita Makiko、Ohkubo Masahiko、Asami Taiji、Watanabe Tomonobu M.
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 93 号: 7 ページ: 3370-3377

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.0c03901

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] PHi-C: deciphering Hi-C data into polymer dynamics2020

    • 著者名/発表者名
      Shinkai Soya、Nakagawa Masaki、Sugawara Takeshi、Togashi Yuichi、Ochiai Hiroshi、Nakato Ryuichiro、Taniguchi Yuichi、Onami Shuichi
    • 雑誌名

      NAR Genomics and Bioinformatics

      巻: 2 号: 2

    • DOI

      10.1093/nargab/lqaa020

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A top-down algorithm for identifying the multi-scale hierarchical structure of chromosomes2020

    • 著者名/発表者名
      Kumar, V., Leclerc, S., Taniguchi, Y.
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Research

      巻: 48 号: 5 ページ: e26-e26

    • DOI

      10.1093/nar/gkaa004

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Ultrasensitive Single Cell Metabolomics by Capillary Electrophoresis-Mass Spectrometry with a Thin-Walled Tapered Emitter and Large-Volume Dual Sample Preconcentration2019

    • 著者名/発表者名
      Kawai Takayuki、Ota Nobutoshi、Okada Kaori、Imasato Akiko、Owa Yuri、Morita Makiko、Tada Misa、Tanaka Yo
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 91 号: 16 ページ: 10564-10572

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.9b01578

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Proteome-wide Quantification of Labeling Homogeneity at the Single Molecule Level2019

    • 著者名/発表者名
      Leclerc Simon、Arntz Youri、Taniguchi Yuichi
    • 雑誌名

      Journal of Visualized Experiments

      巻: 146 号: 146

    • DOI

      10.3791/59199

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] キャピラリー電気泳動に基づく超高感度N結合糖鎖分析法の開発と組織微小環境分析への応用2022

    • 著者名/発表者名
      川井 隆之
    • 学会等名
      第41回日本糖質学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 超高感度CE-MS分析プラットフォームの開発と微量バイオ分析への応用2022

    • 著者名/発表者名
      川井 隆之
    • 学会等名
      第42回キャピラリー電気泳動シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 一細胞メタボロミクスへの挑戦2022

    • 著者名/発表者名
      川井 隆之
    • 学会等名
      第95回 日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 微量脳内分子の網羅解析に向けた超高感度分析技術の開発2022

    • 著者名/発表者名
      川井 隆之
    • 学会等名
      第96回 日本薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of Ultra-sensitive Capillary Electrophoresis toward Trace N-glycan Profiling2022

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Kawai
    • 学会等名
      Asian Glyco Webinar
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] キャピラリー電気泳動を駆使した超高感度グライコーム分析法の開発と応用2021

    • 著者名/発表者名
      川井 隆之
    • 学会等名
      第18回JCGGシンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] キャピラリー電気泳動における技術開発から応用まで2021

    • 著者名/発表者名
      川井 隆之
    • 学会等名
      第41回キャピラリー電気泳動シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 極微量・定量的メタボローム分析技術の開発と応用2021

    • 著者名/発表者名
      川井 隆之
    • 学会等名
      日本質量分析学会 イオン反応研究部会 2020年前期研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of Ultra-sensitive Capillary Electrophoresis and Application to in vitro/vivo Trace Bioanalysis2021

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Kawai
    • 学会等名
      Pittcon 2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 超高感度キャピラリー電気泳動-質量分析法の開発と一細胞メタボローム分析への応用2020

    • 著者名/発表者名
      川井 隆之
    • 学会等名
      日本分析化学会 第80回分析化学討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 超高感度キャピラリー電気泳動法の開発と組織微小環境のオミックス分析2020

    • 著者名/発表者名
      川井 隆之
    • 学会等名
      日本分析化学会 第69年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 超高感度キャピラリー電気泳動を用いた微量オミックス分析2019

    • 著者名/発表者名
      川井隆之
    • 学会等名
      日本プロテオーム学会2019年大会・第70回日本電気泳動学会総会 合同大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] CE-MS Approaches for Single Cell Metabolomics in a Book "Capillary Electrophoresis - Mass Spectrometry for Proteomics and Metabolomics: Principles and Applications"2022

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Kawai
    • 総ページ数
      400
    • 出版者
      Wiley
    • ISBN
      9783527349210
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] Researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/takayuki.kawai/

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] Research Map

    • URL

      https://researchmap.jp/takayuki.kawai/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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