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2020 年度 実績報告書

未開拓タンパク質の1分子計測技術・デバイス開発

計画研究

研究領域マルチファセット・プロテインズ:拡大し変容するタンパク質の世界
研究課題/領域番号 20H05931
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

渡邉 力也  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 主任研究員 (30540108)

研究期間 (年度) 2020-11-19 – 2025-03-31
キーワード1分子生物物理学 / bioMEMS
研究実績の概要

本研究では、独自のマイクロチップ技術と様々な異分野技術との融合を通じて、細胞機能の再構築技術を確立すると共に、レパートリーが増えつつある種々の新規タンパク質の1分子機能解析技術を世界に先駆けて実現することを目的としている。本年度は、半導体プロセスを利用して、容積3fLの超小型マイクロリアクターが実装されたマイクロチップを開発し、核酸切断酵素CRISPR-Cas13の活性を1分子単位で検出可能な新技術の開発に成功した。更に、直接描画プロセスを最適化することで、マイクロリアクターの容積を100 aL程度まで小型化することにも成功した。まだ検証段階であるが、当初の目標値であった0.1(1/s)の微弱な活性を持つ酵素を1分子単位で検出できる可能性が示された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の目標であった、1)新規酵素の1分子計測技術の開発、2)活性検出限界値を0.1(1/s)まで改善することの両方を達成することができたため、本年度の研究はおおむね順調に進展したと考えている。

今後の研究の推進方策

引き続き、マイクロチップを用いた1分子計測技術の高度化を目指すとともに、計測対象のバリエーションを増やしていきたいと考えている。また、計測の自動化なども積極的に行い、より汎用的な技術への発展を目指す。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Amplification-free RNA detection with CRISPR-Cas132021

    • 著者名/発表者名
      Shinoda, H., Taguchi, Y., Nakagawa, R., Makino, A., Okazaki, S., Nakano, M., Muramoto, Y., Takahashi, C., Takahashi, I., Ando, J., Noda,T., Nureki, O., Nishimasu, H., & Watanabe, R.
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: N/D ページ: N/D

    • DOI

      10.1038/s42003-021-02001-8

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Monodisperse Liposomes with Femtoliter Volume Enable Quantitative Digital Bioassays of Membrane Transporters and Cell-Free Gene Expression2020

    • 著者名/発表者名
      Soga, N., Ota, A., Nakajima, K., Watanabe, R., Ueno, H., & Noji, H.
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 14 ページ: 11700-11711

    • DOI

      10.1021/acsnano.0c04354

    • 査読あり
  • [学会発表] 新型コロナウイルスの新規デジタル検出法2020

    • 著者名/発表者名
      渡邉力也
    • 学会等名
      京都大学iCeMSシンポジウム「コロナウイルス感染症とナノメディシン」,
    • 招待講演
  • [学会発表] Microsystem for single molecule analysis of membrane proteins2020

    • 著者名/発表者名
      渡邉力也
    • 学会等名
      第56回日本生物物理学会年会 シンポジウム 「膜タンパク質を「生きた」状態で再構成・解析・利用するための新しい脂質膜テクノロジー」,
    • 招待講演
  • [学会発表] マイクロチップを利用した生体分子の1分子高感度機能解析2020

    • 著者名/発表者名
      渡邉力也
    • 学会等名
      第91回日本生化学会大会シンポジウム 「生体内計測技術が拓くタンパク質構造・機能相関と創薬展開」
    • 招待講演

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公開日: 2021-12-27  

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