発光性細胞株アレイを用いた高速PM2.5評価系の構築（国際共同研究強化）

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15KK0029
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 金 誠培 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (60470043)
• 研究期間 (年度): 2016 – 2019
• キーワード: 生物発光 / 発光プローブ / イメージング / 可視化 / 生理活性物質 / BRET / 蛋白質ー蛋白質間相互作用 / 近赤外線

研究実績の概要

当該年度（2019年度）の前半まで、アメリカ・スタンフォード大学医学部に滞在し、7月12日に日本に復帰し、後続研究を継続した。今年度中、有名国際ジャーナルに筆頭または交信著者として「5報のオリジナル研究論文」を発表し、別途、1件の有名国際雑誌(Anal Chem)に非筆頭として研究発表した。他に１件のソフトウェア登録、2件の特許出願、民間会社への特許ライセンス契約の締結に至ったことから、全般的に当初の目標を上回る研究成果を得ることができた。以下のその研究例を紹介する。
「化学物質の生理活性評価」という研究目的を達成するために、BRET9という新概念の発光システムを開発し免疫毒性物質の定量イメージングに成功した。更に新規合成の発光基質と組み合わせて近赤外線発光のNIR-BRETイメージングシステムを開発した(Chem Commun 2020;Theranostics 2019)。更に新規合成した発光基質より従来の100nmも長波長シフトした発光系を開発し、特許出願した。
また、多チャンネル式光検出装置の感度調整アルゴリズムを開発した論文を国際ジャーナルに発表し論文表紙に選ばれた（Photochem Photobiol Sci 2020）。別途、装置開発に関する特許出願をした（特願2020-044513）。
更に、新規人工生物発光材料の樹立と応用に努めた。当該年度中、新規ALucや発光基質など、新たな発光素材の開発と応用研究を行い、蛍光と発光を同時に発するTBSTシステムを開発し有名国際雑誌の表紙を飾る論文発表を行った（ChemBiochem 2019）。更に催奇形性物質（レチノイン酸）の定量可視化プローブの開発に成功し、その結果を筆頭著者としてアメリカ化学会雑誌に発表し（ACS Comb Sci 2019）、特許出願をした（特願2020-040703）。

研究成果

• [国際共同研究] スタンフォード大学医学部(米国) (2017)
  • 年月日: 2017-03-20 – 2019-07-12
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: スタンフォード大学医学部
  • 主な海外共同研究者名: Ramasamy Paulmurugan
  • 部局: Department of Radiology
  • 職名: Associate Profes sor
• [雑誌論文] Highly Sensitive Eight-Channel Light Sensing System for Biomedical Applications (2020)
  • 著者名/発表者名: Sung Bae Kim, Sharon Seiko Hori, Negar Sadeghipour, Uday Kumar Sukumar, Rika Fujii, Tarik F. Massoud, and Ramasamy Paulmurugan
  • 雑誌名: Photochem Photobiol Sci 巻: 19 ページ: 524 - 529
  • DOI: 10.1039/d0pp00017e
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ligand-activated BRET9 imaging for measuring protein-protein interactions in living mice (2020)
  • 著者名/発表者名: Sung Bae Kim, Rika Fujii, Arutselvan Natarajan, Tarik F. Massoud and
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 56 ページ: 281-284
  • DOI: doi.org/10.1039/C9CC07634D
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Biothiol-Activatable Bioluminescent Coelenterazine Derivative for Molecular Imaging in Vitro and in Vivo (2019)
  • 著者名/発表者名: Nanako Nomura, Ryo Nishihara, Takahiro Nakajima, Takahiro Nakajima, Sung Bae Kim, Naoko Iwasawa, Yuki Hiruta, Shigeru Nishiyama, Moritoshi Sato, Daniel Citterio, Koji Suzuki
  • 雑誌名: Anal. Chem. 巻: 91(15) ページ: 9546-9553
  • DOI: doi.org/10.1021/acs.analchem.9b00694
  • 査読あり
• [雑誌論文] Near Infrared bioluminescence imaging with Through-Bond Energy Transfer Cassette (2019)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Abe, Ryo Nishihara, Yuma Ikeda, Takahiro Nakajima, Moritoshi Sato, Naoko Iwasawa, Shigeru Nishiyama, Ramasamy Paulmurugan, Daniel Citterio, Sung Bae Kim (CA), and Koji Suzuki
  • 雑誌名: ChemBioChem 巻: 20 ページ: 1919-1923
  • DOI: doi.org/10.1002/cbic.201900149
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Molecular Imaging of Retinoic Acids in Live Cells Using Single-Chain Bioluminescence Probes (2019)
  • 著者名/発表者名: Kim, Sung Bae; Fujii, Rika; Nishihara, Ryo; Bose, Rajendran J. C.; Citterio, Daniel; Suzuki, Koji; Massoud, Tarik F.; Paulmurugan, Ramasamy
  • 雑誌名: ACS Combinatorial Science 巻: 21(6) ページ: 473-481
  • DOI: 10.1021/acscombsci.9b00035
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Highly bright and stable NIR-BRET with blue-shifted coelenterazine derivatives for deep-tissue imaging of molecular events in vivo (2019)
  • 著者名/発表者名: Ryo Nishihara, Ramasamy Paulmurugan, Takahiro Nakajima, Eiji Yamamoto, Arutselvan Natarajan, Rayhaneh Afjei, Yuki Hiruta, Naoko Iwasawa, Shigeru Nishiyama, Daniel Citterio, Moritoshi Sato, Sung Bae Kim and Koji Suzuki
  • 雑誌名: Theranostics 巻: 9(9) ページ: 2646-2661
  • DOI: 10.7150/thno.32219
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] In vitro Determination of Rapamycin-Triggered FKBP-FRB Interactions Using a Molecular Tension Probe (2019)
  • 著者名/発表者名: Sung Bae Kim, Ryo Nishihara, Rika Fujii, Ramasamy Paulmurugan, Daniel Citterio, and Koji Suzuki
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 35(1) ページ: 71-78
  • DOI: doi.org/10.2116/analsci.18SDP08
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Near‐Infrared Bioluminescence Imaging with a through‐Bond Energy Transfer Cassette (2019)
  • 著者名/発表者名: Abe Masahiro、Nishihara Ryo、Ikeda Yuma、Nakajima Takahiro、Sato Moritoshi、Iwasawa Naoko、Nishiyama Shigeru、Paulmurugan Ramasamy、Citterio Daniel、Kim Sung Bae、Suzuki Koji
  • 雑誌名: ChemBioChem 巻: 20 ページ: 1919～1923
  • DOI: doi.org/10.1002/cbic.201900149
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Highly bright and stable NIR-BRET imaging systems for deep-tissue imaging of molecular events in vivo (2019)
  • 著者名/発表者名: 金 誠培・ 西原 諒 ・ 佐藤 守俊 ・ Citterio, Daniel ・ 鈴木 孝治 ・ Paulmurugan, Ramasamy
  • 学会等名: 日本分析化学会、第68回年会
• [学会発表] Azide- and Dye-Conjugated Coelenterazine Analogues for a Multiplex Molecular Imaging Platform (2019)
  • 著者名/発表者名: 金 誠培 ・ 西原 諒 ・ Citterio, Daniel ・ 鈴木 孝治
  • 学会等名: 日本分析化学会、第68回年会
• [学会発表] Near Infrared bioluminescence imaging with Through-Bond Energy Transfer Cassette (2019)
  • 著者名/発表者名: 金 誠培 ・ 阿部 将大 ・ 西原 諒 ・ Paulmurugan, Ramasamy ・ Citterio, Daniel ・ 鈴木 孝治
  • 学会等名: 日本分析化学会、第68回年会
• [学会発表] Molecular imaging of retinoic acids in live cells using single-chain bioluminescence probes (2019)
  • 著者名/発表者名: 金 誠培 ・ 西原 諒 ・ Citterio, Daniel ・ 鈴木 孝治 ・ Paulmurugan, Ramasamy
  • 学会等名: 日本分析化学会、第68回年会
• [学会発表] Ligand-Activated Reporter Protein Conformation for BRET Imaging of Protein-Protein Interactions in Living Mice (2019)
  • 著者名/発表者名: 金 誠培 ・ 藤井 理香 ・ Paulmurugan, Ramasamy
  • 学会等名: 日本分析化学会、第68回年会
• [学会発表] NIR-BRET imaging system for deep-tissue illumination of molecular events in vivo (2019)
  • 著者名/発表者名: 金 誠培・西原 諒・佐藤 守俊3・中島 隆浩・藤井 理香・Daniel Citterio・Ramasamy Paulmurugan・鈴木孝治
  • 学会等名: JABC 生物発光化学発光研究会 第35回学術講演会
• [学会発表] Genetically encoded bioluminescent probes for imaging retinoic acids in live cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Sung Bae Kim・Rika Fujii・Ryo Nishihara・Daniel Citterio・Koji Suzuki・Ramasamy Paulmurugan
  • 学会等名: JABC 生物発光化学発光研究会 第35回学術講演会
• [産業財産権] 生物発光酵素の長波長発光基質 (2020)
  • 発明者名: 金誠培、牧昌次郎、北田昇雄
  • 権利者名: 産業技術総合研究所
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2020-040703
• [産業財産権] マルチチャンネル光検出装置 (2020)
  • 発明者名: 金誠培
  • 権利者名: 産業技術総合研究所
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2020-044513