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蛍光免疫センサータンパク質の感度を短期間で向上させるための汎用ツールキットの開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K14468
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分27040:バイオ機能応用およびバイオプロセス工学関連
研究機関東京工業大学

研究代表者

朱 博  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (70886605)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2021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biosensor / uHTS / quenchbody / mRNA display / phage display / Immunosensor / Quenchbody / SARS-CoV-2 / Phage display / NGS / バイオテクノロジー / タンパク質 / バイオセンサー / 蛍光 / mRNA-display
研究開始時の研究の概要

Quenchbody(Q-body)は, 抗体あるいはその断片を部位特異的に蛍光修飾して得られる, 蛍光免疫センサーである. Q-bodyは, クエンチ解消原理に基づき様々な抗原を迅速・簡便に検出可能と考えられている. しかし, 現状では, 一つの抗原が一つのQ-bodyの蛍光色素を光らせる事しかできず, Q-bodyの感度は, 親抗体の動力学的特性によって制限されると考えられる. 本研究では, Q-bodyの感度を短期間で向上させるためのツールキットを開発することを目的とする. このツールキットにより, Q-bodyに基づく免疫測定法の開発期間を短縮し, 緊急事態への迅速な対応を可能にする.

研究成果の概要

本研究では、Quenchbodyの性能を迅速に向上させるためのツールキットを開発しました。このツールキットには、分子ディスプレイを用いた超高速スクリーニングシステム(uHTS)、Quenchbodyの検出限界を向上させるための切断可能な蛍光色素リンカー設計、およびクラウディング剤を含む反応バッファーが含まれています。このツールキットを使用して、SARS-CoV-2 Quenchbodyを含む複数のバイオセンサーが最適化され、実用的な性能に達しました。特に、このuHTSは、Quenchbodyなど抗体複合体の開発プロセスを革新し、緊急事態において迅速にバイオセンサーを開発することを可能にします。

研究成果の学術的意義や社会的意義

バイオセンサーおよび関連する均一系イムノアッセイは、診断や食品安全の分野において、ターゲットバイオ分子の迅速かつ高感度な検出において極めて重要な役割を果たしています。本研究では、Quenchbodyバイオセンサーの迅速な設計と開発のためのツールキットを開発しました。このツールキットは、従来の手法に比べて設計および最適化プロセスを大幅に効率化し、短時間でバイオセンサーを作成することを可能にします。これにより、将来的にパンデミックなどの緊急事態に迅速かつ効果的に対応できる社会の実現に寄与することが期待されます。

報告書

(3件)
  • 2023 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 4件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 2件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Weifang Medical University(中国)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] The Patrol Yeast: A new biosensor armed with antibody-receptor chimera detecting a range of toxic substances associated with food poisoning2023

    • 著者名/発表者名
      Jiulong Su, Bo Zhu, Akihito Inoue, Hiroyuki Oyama, Izumi Morita, Jinhua Dong, Takanobu Yasuda, Yoshiko Sugita-Konishi, Tetsuya Kitaguchi, Norihiro Kobayashi, Shiro Miyake, Hiroshi Ueda
    • 雑誌名

      Biosensors and Bioelectronics

      巻: 219 ページ: 114793-114793

    • DOI

      10.1016/j.bios.2022.114793

    • 関連する報告書
      2022 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] Recent progress in homogeneous immunosensors based on fluorescence or bioluminescence using antibody engineering2023

    • 著者名/発表者名
      Rani Abdul Qawee、Zhu Bo、Ueda Hiroshi、Kitaguchi Tetsuya
    • 雑誌名

      Analyst

      巻: 148 号: 7 ページ: 1422-1429

    • DOI

      10.1039/d2an01913b

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rapid and sensitive SARS-CoV-2 detection using a homogeneous fluorescent immunosensor Quenchbody with crowding agents2022

    • 著者名/発表者名
      Zhu Bo、Nosaka Nobuyuki、Kanamaru Shuji、Dong Jinhua、Dai Yancen、Inoue Akihito、Yang Yinghui、Kobayashi Kaori、Kitaguchi Tetsuya、Iwasaki Hiroshi、Koike Ryuji、Wakabayashi Kenji、Ueda Hiroshi
    • 雑誌名

      The Analyst

      巻: 147 号: 22 ページ: 4971-4979

    • DOI

      10.1039/d2an01051h

    • 関連する報告書
      2022 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] Isolation of a human SARS-CoV-2 neutralizing antibody from a synthetic phage library and its conversion to fluorescent biosensors2022

    • 著者名/発表者名
      Li Haimei、Zhu Bo、Li Baowei、Chen Limei、Ning Xuerao、Dong Hang、Liang Jingru、Yang Xueying、Dong Jinhua、Ueda Hiroshi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1 ページ: 15496-15496

    • DOI

      10.1038/s41598-022-19699-z

    • 関連する報告書
      2022 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] Creating a Thermostable β-Glucuronidase Switch for Homogeneous Immunoassay by Disruption of Conserved Salt Bridges at Diagonal Interfaces2022

    • 著者名/発表者名
      Zhu Bo、Qian Cheng、Tang Haoxuan、Kitaguchi Tetsuya、Ueda Hiroshi
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 62 号: 2 ページ: 309-317

    • DOI

      10.1021/acs.biochem.2c00165

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Intra Q-body: an antibody-based fluorogenic probe for intracellular proteins that allows live cell imaging and sorting2022

    • 著者名/発表者名
      Dai Yancen、Sato Yuko、Zhu Bo、Kitaguchi Tetsuya、Kimura Hiroshi、Ghadessy Farid J.、Ueda Hiroshi
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 13 号: 33 ページ: 9739-9748

    • DOI

      10.1039/d2sc02355e

    • 関連する報告書
      2022 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] Evaluation and selection of potent fluorescent immunosensors by combining fluorescent peptide and nanobodies displayed on yeast surface2021

    • 著者名/発表者名
      Inoue Akihito、Yasuda Takanobu、Zhu Bo、Kitaguchi Tetsuya、Murakami Akikazu、Ueda Hiroshi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 22590-22590

    • DOI

      10.1038/s41598-021-02022-7

    • NAID

      120007172601

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Rapid construction of homogeneous immunosensors for SARS-CoV-2 nucleocapsid and spike proteins using Quenchbody and Quenchprobe technology2022

    • 著者名/発表者名
      Bo Zhu, Haimei Li, Yancen Dai, Akihito Inoue, Yinghui Yang, Kaori Kobayashi, Tetsuya Kitaguchi, Jinhua Dong, Hiroshi Ueda
    • 学会等名
      Bioanalytical Sensors Gordon Research Conference
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Converting antibodies to rapid response SARS-CoV-2 homogeneous immunosensors via Quenchbody technology and crowding agent2022

    • 著者名/発表者名
      朱博, 野坂 宜之, 董 金華, 北口 哲也, 小池 竜 司, 若林 健二, 上田 宏
    • 学会等名
      化学工学会第53回秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 蛍光免疫センサーQuenchbodyのシグナル増幅と高速スクリーニング法の探索2022

    • 著者名/発表者名
      塘 知子, 朱 博, 北口 哲也, 上田 宏
    • 学会等名
      第95回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Intra Q-body: an antibody-based fluorogenic probe for intracellular proteins that allows live-cell imaging and sorting2022

    • 著者名/発表者名
      Dai Yancen, Sato Yuko, Zhu Bo, Kitaguchi Tetsuya, Kimura Hiroshi, Farid J. Ghadessy, Ueda Hiroshi
    • 学会等名
      Bioanalytical Sensors Gordon Research Conference
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 3分割ルシフェラーゼを用いた免疫測定法における相互作用の測定と数理モデルの作製2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤 里杏人, 安田 貴信, 朱 博, 北口 哲也, 加藤 直洋, 上田 宏
    • 学会等名
      化学工学会第88年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 酵母細胞表層提示系を用いたナノ抗体由来”nano Q-body”のTrp変異進化2022

    • 著者名/発表者名
      井上暁人, 安田貴信, 朱博, 北口哲也, 村上明一, 上田宏
    • 学会等名
      化学工学会第88年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] コルチゾール認識ナノ抗体の蛍光免疫センサー化2022

    • 著者名/発表者名
      井上暁人, 鈴木大凱, YANG Yinghui, 安田貴信, 朱博, 北口哲也, 上田宏
    • 学会等名
      第16回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Quenchbodyを用いた1分間SARS-CoV-2及び変異株の検出法2021

    • 著者名/発表者名
      朱 博、董 金華、寧 雪じょう、井上 暁人、北口 哲也、上田 宏
    • 学会等名
      化学工学会第52回秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 蛍光免疫プローブQuenchprobeのダブルラベル化の検討2021

    • 著者名/発表者名
      小林 香央里、朱 博、北口 哲也、上田 宏
    • 学会等名
      化学工学会第87年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 細胞内腫瘍マーカーp53可視化のための免疫蛍光プローブQ-bodyの開発2021

    • 著者名/発表者名
      Dai Yancen、朱 博、佐藤 優子、木村 宏、Ghadessy Farid J、北口 哲也、上田 宏
    • 学会等名
      化学工学会第87年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 蛍光免疫センサーCoiled Quenchbodyのがん光線力学療法への応用2021

    • 著者名/発表者名
      椿 凜果、安田 貴信、朱 博、北口 哲也、上田 宏
    • 学会等名
      化学工学会第87年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 培養液中の組換えタンパク質が検出可能な蛍光免疫センサの構築2021

    • 著者名/発表者名
      寧 せつじょう、安田 貴信、朱 博、北口 哲也、上田 宏
    • 学会等名
      第15回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] 臨床検体中のコロナウイルスタンパク質を蛍光抗体で迅速定量することに成功

    • URL

      https://www.titech.ac.jp/news/2022/065515

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] Quenchbodies Pave the Way to COVID-19 Diagnostics

    • URL

      https://www.titech.ac.jp/english/news/2022/065498

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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