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第三世代蛍光乳酸センサーの開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K14738
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分37010:生体関連化学
研究機関東京大学

研究代表者

那須 雄介  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (60831328)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワード乳酸 / 蛍光タンパク質 / 蛍光バイオセンサー / Metabolism
研究開始時の研究の概要

本研究では, 「生物の主要な細胞間エネルギー伝達物質はグルコースではなく乳酸である」というこれまでのmetabolismの常識を覆す説を検証可能にする第三世代蛍光乳酸センサーの開発を行う.

研究成果の概要

伝統的にエネルギー代謝の廃棄物と考えられていた乳酸が, 近年生体内でエネルギー供給(細胞間乳酸シャトル)の役割を果たしていることが明らかになりつつある。生体内における乳酸の役割をさらに詳細に検証するためには, 生体試料中の細胞外乳酸を高い時空間分解能で観察する方法が必要である。その観察方法を開発するため, 本研究ではタンパク質工学の技術を用いて, 第三世代細胞外乳酸蛍光バイオセンサーを創出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで細胞外の乳酸動態を観察する方法は, 血液を採取して生化学的に解析したり, 観察部位に乳酸反応性電極を挿入したりなど, 乳酸に関する時空間情報の欠如や生体に対する侵襲性が避けられなかった。世界で初めて細胞外乳酸を非侵襲的に, かつ, 高時空間分解能で観察することが可能なバイオセンサーを開発した, という点で本研究の成果は学術的に極めて意義がある。さらに, 乳酸は社会的な認知度・注目度も高いことから, 本研究成果である細胞外乳酸センサーを利用することでこれまで知られていなかった乳酸の新たな知見の発見につながる可能性がある点で社会的な意義がある。

報告書

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

    (30件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 8件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件) 図書 (3件) 備考 (4件)

  • [国際共同研究] Janelia Research Campus/Allen Institute/Montana State University(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] Laval University/University of Alberta(カナダ)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] INSERM(フランス)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] カルガリー大学/モントリオール大学/アルバータ大学(カナダ)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] モンタナ州立大学/ハワードヒューズ医学研究所Janelia Research Campus(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] 西安交通大学(中国)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] The endoplasmic reticulum kinase PERK interacts with the oxidoreductase ERO1 to metabolically adapt mitochondria2023

    • 著者名/発表者名
      Bassot Arthur、Chen Junsheng、Takahashi-Yamashiro Kei、他17名
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 42 号: 1 ページ: 111899-111899

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2022.111899

    • 関連する報告書
      2022 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] A lactate-dependent shift of glycolysis mediates synaptic and cognitive processes2023

    • 著者名/発表者名
      Ignacio Fernandez-Moncada et al.
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: -

    • DOI

      10.1101/2023.03.15.532748

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Chemigenetic indicators based on synthetic chelators and green fluorescent protein2022

    • 著者名/発表者名
      Zhu Wenchao、Takeuchi Shiori、Imai Shosei、Terada Tohru、Ueda Takumi、Nasu Yusuke、Terai Takuya、Campbell Robert E.
    • 雑誌名

      Nature Chemical Biology

      巻: 19 号: 1 ページ: 38-44

    • DOI

      10.1038/s41589-022-01134-z

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A genetically encoded far‐red fluorescent calcium ion biosensor derived from a biliverdin‐binding protein2022

    • 著者名/発表者名
      Hashizume Rina、Fujii Hajime、Mehta Sohum、Ota Keisuke、Qian Yong、Zhu Wenchao、Drobizhev Mikhail、Nasu Yusuke、Zhang Jin、Bito Haruhiko、Campbell Robert E.
    • 雑誌名

      Protein Science

      巻: 31 号: 10

    • DOI

      10.1002/pro.4440

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Improved genetically encoded fluorescent biosensors for monitoring of intra- and extracellular L-lactate2022

    • 著者名/発表者名
      Nasu Y.*, Aggarwal A., Le G. N. T., Kamijo Y., Boisvert M., Paquet M-E., Drobizhev M., Podgorski K., Campbell R. E.*
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: -

    • DOI

      10.1101/2022.12.27.522013

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] High performance genetically-encoded green fluorescent biosensors for intracellular L-lactate2022

    • 著者名/発表者名
      Le G. N. T., Hario S., Takahashi-Yamashiro K., Li S., Drobizhev M., Nasu Y.*, Campbell R. E.*
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: -

    • DOI

      10.1101/2022.10.19.512892

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A red fluorescent genetically encoded biosensor for extracellular L-lactate2022

    • 著者名/発表者名
      Nasu Yusuke、Kamijo Yuki、Hashizume Rina、Sato Haruaki、Hori Yukiko、Tomita Taisuke、Drobizhev Mikhail、Campbell Robert E.
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: -

    • DOI

      10.1101/2022.08.30.505811

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A genetically encoded fluorescent biosensor for extracellular L-lactate2021

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Nasu, Ciaran Murphy-Royal, Yurong Wen, Jordan N. Haidey, Rosana S. Molina, Abhi Aggarwal, Shuce Zhang, Yuki Kamijo, Marie-Eve Paquet, Kaspar Podgorski, Mikhail Drobizhev, Jaideep S. Bains, M. Joanne Lemieux, Grant R. Gordon & Robert E. Campbell
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 号: 1 ページ: 7058-7058

    • DOI

      10.1038/s41467-021-27332-2

    • 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 / 国際共著
  • [学会発表] 高感度蛍光乳酸バイオセンサー -LACCOシリーズ-2023

    • 著者名/発表者名
      Nasu Y., Kamijo Y., Le G., Hario S., and Robert E. Campbell
    • 学会等名
      日本化学会 第102春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] LACCO series: Genetically encoded fluorescent biosensors for extracellular and intracellular L-lactate2022

    • 著者名/発表者名
      Nasu Y., Kamijo Y., Hario S., Le G. N. T., and Campbell R. E.
    • 学会等名
      Society for Neuroscience 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Lactate matters: Genetically encoded lactate biosensors2022

    • 著者名/発表者名
      Nasu Y.
    • 学会等名
      Serendipity Workshop 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Genetically encoded fluorescent biosensors for neuroscience2022

    • 著者名/発表者名
      Nasu Y.
    • 学会等名
      Multiphoton Workshop 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 乳酸バイオセンサーの開発2022

    • 著者名/発表者名
      Nasu Y., Le G., Hario S., Kamijo Y., and Robert E. Campbell
    • 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 実績報告書
  • [学会発表] High-performance genetically encoded biosensors for L-lactate2022

    • 著者名/発表者名
      Nasu Y., Le G., Hario S., Kamijo Y., and Robert E. Campbell
    • 学会等名
      The 45th Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 乳酸バイオセンサーの開発2022

    • 著者名/発表者名
      那須雄介, 針尾紗彩, Robert E. Campbell
    • 学会等名
      日本化学会 第102春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] An ultrasensitive fluorescent biosensor for L-lactate2021

    • 著者名/発表者名
      Nasu Y., and Robert E. Campbell
    • 学会等名
      Pacifichem
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Engineering of genetically encoded fluorescent sensors2021

    • 著者名/発表者名
      Nasu Y., and Robert E. Campbell
    • 学会等名
      Pacifichem
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] 月刊細胞2023

    • 著者名/発表者名
      那須雄介
    • 総ページ数
      4
    • 出版者
      ニューサイエンス社
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [図書] 化学2022

    • 著者名/発表者名
      那須 雄介
    • 総ページ数
      2
    • 出版者
      化学同人
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [図書] 先端の分析法 新訂第2版2022

    • 著者名/発表者名
      那須 雄介
    • 総ページ数
      8
    • 出版者
      NTS
    • ISBN
      9784860437374
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] ORCID

    • URL

      https://orcid.org/0000-0002-3193-9104

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

    • URL

      https://researchmap.jp/yusukenasu

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 東大、細胞外の乳酸を緑色蛍光で低侵襲に可視化するバイオセンサーeLACCO1.1を開発

    • URL

      https://www.nikkei.com/article/DGXLRSP622938_S1A201C2000000/

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] 細胞外乳酸バイオセンサーの開発

    • URL

      https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2021/7657/

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-01-30  

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