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2008 年度 実績報告書

ライフサーベイヤをめざしたデジタル精密計測技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17066002
研究機関東京農工大学

研究代表者

神原 秀記  東京農工大学, 大学院・工学府, 講師 (20397011)

研究分担者 竹山 春子  東京農工大学, 大学院工学府, 客員教授 (60262234)
珠玖 仁  国立大学法人東北大学, 大学院・環境科学研究科, 准教授 (10361164)
小畠 英理  国立大学法人東京工業大学, 大学院・生命理工学研究科, 准教授 (00225484)
秋山 泰  国立大学法人東京工業大学, 大学院・情報理工学研究科, 教授 (30243091)
キーワードライフサーベイヤ / 1細胞解析 / デジタル精密解析 / パイロシークエンス / 磁気ビーズ / RNA回収 / RNA検出 / バイオインフォマティクス
研究概要

神原、竹山は、1分子cDNA毎にテンプレート増幅、パイロシークエンサーで配列を解析する一連の反応プロトコール及びシステムの構築を検討した。その結果、パイローシークエンス・テンプレート保持用のジルコニアビーズを1粒子ずつ個別PCRチャンバーにアレイする方法を確立した。1分子cDNAを増幅後、ジルコニアビーズ上に高度にPCR産物を集積し、ダイレクトにパイロシークエンスを行うプロトコールが確立できた。
珠玖は、ハウスキーピング遺伝子に着目し、キャピラリーおよびリング電極探針により1細胞mRNA定量を実施した結果、10コピー/cell程度の低発現遺伝子の検出を達成した(神原との共同研究)。リング電極探針によりマウス胚の内部細胞塊と栄養外胚葉から細胞を採取し、マーカー遺伝子により未分化状態を評価可能であることを確認した(A03班阿部との共同)。
小畠は、パイロシーケンス用酵素の開発を目的とし、ホタルルシフェラーゼの改良を行った。立体構造情報に基づいたポイントミューテーションにより得られたミュータントから、比活性が高く、かつdATPに対する反応性が低い酵素を取得することができた。また、これらの中から有効な点変異を組み合わせ、複数の変異を導入した改良ルシフェラーゼを作製した。
秋山は、本研究で開発されたパイロシーケンシング法に基づくDNA配列読み取り過程のシミュレータ・ソフトウェアを活用して、パイロシーケンシング法に特有の読み取り誤差を自動訂正する手法を開発した。またGPUを4枚利用した計算環境で、50-75bpのDNA配列断片をヒト全ゲノム上に動的計画法で精密に貼り付けるシステムを開発した。近似的前処理と併用すると1000万本の断片を1時間程度で貼り付けられる性能である

  • 研究成果

    (47件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (28件) (うち査読あり 27件) 学会発表 (14件) 図書 (4件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Quantitative analysis of gene expression with a cDNA library from a single cell2009

    • 著者名/発表者名
      K. Taniguchi
    • 雑誌名

      Nature Method (In press)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dye-Free Gene Expression Determination by Sequence-Tagged Reverse-Transcription Polymerase Chain Reaction Coupled with Pyrosequencing2009

    • 著者名/発表者名
      X. Zhang
    • 雑誌名

      Anal. Biochem. 81

      ページ: 273-281

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic Separation of Melanoma-specific Cytotoxic T Lymphocytes from a Vaccinated Melanoma Patient's Blood Using MHC/Peptide Complex-conjugated Bacterial Magnetic Particles2009

    • 著者名/発表者名
      M. Takahashi
    • 雑誌名

      Bioconjugate Chem 20

      ページ: 304-309

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nano-sized Bacterial Magnetic Particles Displaying Pyruvate Phosphate Dikinase for Pyosequencing2009

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshino
    • 雑誌名

      Biotechnol. Bioeng. (In press)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Stable Human Progesterone Receptor Expressing HeLa Reporter Cell Line as a Tool in Chemical Evaluation at Different Cell-Cycle Phases2009

    • 著者名/発表者名
      T. Mori
    • 雑誌名

      Toxicol. Lett. (In press)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic Separation of Human Podocalyxin-Llike Protein 1 (hPCLP1)-Positive Cells from Peripheral Blood Using Anti-hPCLP1 Monoclonal Antibody and Protein A Expressed on Bacterial Magnmetic Particles2009

    • 著者名/発表者名
      M. Kuhara
    • 雑誌名

      Cell Struct. Funct. (In press)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrochemical gene-function analysis for single cells with addressable electrode/microwell arrays2009

    • 著者名/発表者名
      Z. Lin
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed. 48

      ページ: 2044-2046

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Entrapment and Measurement of a Biologically Functionalized Microbead with a Microwell Electrode.2009

    • 著者名/発表者名
      C.-Y. Chang
    • 雑誌名

      Lab Chip 9

      ページ: 1185-1192

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A microfluidic dual capillary probe to collect messenger RNA from adherent cells and spheroids2009

    • 著者名/発表者名
      H. Shiku
    • 雑誌名

      Anal. Biochem 385

      ページ: 138-142

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of electrochemical reporter assay using HeLa cells transfected with vector plasmids encoding various responsive elements2009

    • 著者名/発表者名
      H. Shiku
    • 雑誌名

      Anal. Chim. Acta 640

      ページ: 87-92

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrochemical Characterization of Enzymatic Activity of Yeast Cells Entrapped in a Poly(dimethylsiloxane) Microwell on the Basis of Limited Diffusion System2009

    • 著者名/発表者名
      H. Shiku
    • 雑誌名

      Analyst 134

      ページ: 182-187

    • 査読あり
  • [雑誌論文] RNA detection using peptide-inserted Renilla Luciferase2009

    • 著者名/発表者名
      E. Kobatake
    • 雑誌名

      Anal. Bioanal. Chem. 393(2)

      ページ: 661-668

  • [雑誌論文] Construction of multifunctional proteins for tissue engineering : Epidermal growth factor with collagen binding and cell adhesive activities2009

    • 著者名/発表者名
      E. Kobatake
    • 雑誌名

      J. Biotechnol. 139

      ページ: 19-25

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transduction of MyoD protein into myoblasts induces myogenic differentiation without addition of protein transuduction domain2009

    • 著者名/発表者名
      E. Kobatake
    • 雑誌名

      Biochem. Biophys. Res. Commun. 382

      ページ: 473-477

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recombination system based on Cre alpha complementation and leucine zipper fusions2009

    • 著者名/発表者名
      E. Kobatake
    • 雑誌名

      Appl. Biochem. Biotechnol.

      ページ: In press

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Construction of nanoscale protein particle using temperature-sensitive elastin-like peptide and polyasparatic acid chain2009

    • 著者名/発表者名
      E. Kobatake
    • 雑誌名

      Biomaterials

      ページ: In press

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of bioluminescent assay using pyruvate phosphate dikinase and its application to single-nucleotide polymorphism analysis2008

    • 著者名/発表者名
      H. Arakawa
    • 雑誌名

      Anal. Biochem. 379

      ページ: 86-90

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of bioluminescent pyrophosphate assay using pyruvate phosphate dikinase and its application to single-nucleotide polymorphism analysis2008

    • 著者名/発表者名
      H. Arakawa
    • 雑誌名

      Anal. Biochem. 379

      ページ: 86-90

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reporter Gene Assay against Lipophilic Chemicals Based on Site- Specific Genomic Recombination of a Nuclear Receptor Gene, Its Response Element, and a Luciferase Reporter Gene within a Stable HeLa Cell Line2008

    • 著者名/発表者名
      T. Mori
    • 雑誌名

      Biptechnol. Bioeng. 99

      ページ: 1453-1461

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cellular Response to Electrochemical Killing Process by Applying a Constant Potential in Synchronously Cultured Saccharomyces cerevisiae.2008

    • 著者名/発表者名
      H. Takeyama
    • 雑誌名

      Electrochemistry 76

      ページ: 603-605

    • 査読あり
  • [雑誌論文] An addressable microelectrode array for electrochemical detection2008

    • 著者名/発表者名
      Z. Lin
    • 雑誌名

      Anal. Chem. 80

      ページ: 6830-6833

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct detection of RNA transcription by FRET imaging using fluorescent protein probe2008

    • 著者名/発表者名
      E. Kobatake
    • 雑誌名

      J. Biotechnol 133

      ページ: 413-417

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selection of mRNA 5'-untranslated region sequence with high translation efficiency through ribosome display2008

    • 著者名/発表者名
      E. Kobatake
    • 雑誌名

      Biochem. Biophys. Res. Commun. 373(1)

      ページ: 48-52

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Construction of multi-functional extracellular matrix proteins that promote tube formation of endotherial cells2008

    • 著者名/発表者名
      E. Kobatake
    • 雑誌名

      Biomaterials 29

      ページ: 2977-2986

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chitosan Fibers : Versatile platform for nickel-mediated protein assembly2008

    • 著者名/発表者名
      E. Kobatake
    • 雑誌名

      Biomacromolecules 9

      ページ: 1417-1423

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Combining electrical stimulation and cisplatin treatment increases caspase activity2008

    • 著者名/発表者名
      E. Kobatake
    • 雑誌名

      Electrochemistry 76(8)

      ページ: 529-531

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-throughput automated image processing system for cell array observations2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Akiyama
    • 雑誌名

      Information and Media Technologies 3(1)

      ページ: 71-78

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of an affinity evaluation and prediction system by using the shape complementarity characteristic between proteins2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Akiyama
    • 雑誌名

      Journal of Bioinformatics and Computational Biology 6(6)

      ページ: 1133-1156

    • 査読あり
  • [学会発表] Single-cellanalysis based on scanning probe technique and electrochemical microdevice2009

    • 著者名/発表者名
      H. Shiku
    • 学会等名
      日本化学会第89回年会アジア国際シンポジウム
    • 発表場所
      日本大学理工学部舟橋キャンパス(招待講演)
    • 年月日
      20090327-30
  • [学会発表] ATP高特異性を有するホタルルシフェラーゼの開発2009

    • 著者名/発表者名
      小畠英理
    • 学会等名
      日本化学会第89春季年会
    • 発表場所
      日本大学舟橋キャンパス
    • 年月日
      20090327-30
  • [学会発表] Multi-functional nano-probe for single-cell mRNA analysis2009

    • 著者名/発表者名
      H. Shiku
    • 学会等名
      第7回ライフサーベイヤシンポジウム
    • 発表場所
      日立製作所中央研究所(招待講演)
    • 年月日
      20090129-30
  • [学会発表] A GPGPU-based ultra fast computer system for mapping short DNA fragments onto human/mouse full genome sequence2009

    • 著者名/発表者名
      Y. Akiyama
    • 学会等名
      The 3rd International Workshop on Approaches to Single-Cell Analysis (SCAW2008)
    • 発表場所
      ETH (Zurich)
    • 年月日
      2009-09-11
  • [学会発表] 一細胞採取およびPCR解析に基づくデジタル解2009

    • 著者名/発表者名
      珠玖仁
    • 学会等名
      第8回日本再生医療学会総会
    • 発表場所
      東京国際フォーラム, 東京都(招待講演)
    • 年月日
      2009-05-05
  • [学会発表] Fragment Mapping and Error Correction for Next-Generation Sequencers2009

    • 著者名/発表者名
      Y. Akiyama
    • 学会等名
      第7回ライフサーベイヤシンポジウム
    • 発表場所
      日立製作所中央研究所
    • 年月日
      2009-01-29
  • [学会発表] Development of RNA detection system using split-renilla Luciferase2008

    • 著者名/発表者名
      E. Kobatake
    • 学会等名
      214^<th> ECS Meeting
    • 発表場所
      Honolulu
    • 年月日
      20081210-17
  • [学会発表] Development of firefly Luciferase with high ATP-specificity2008

    • 著者名/発表者名
      E. Kobatake
    • 学会等名
      214^<th> ECS Meeting
    • 発表場所
      Honolulu
    • 年月日
      20081012-17
  • [学会発表] Arp高特異性を有するホタルルシフェラーゼの開発2008

    • 著者名/発表者名
      小畠英理
    • 学会等名
      日本化学会第89春季年会
    • 発表場所
      日本大学理工学部船橋キャンパス
    • 年月日
      20080327-30
  • [学会発表] A GPGPU-based ultra fast computer system for mapping short DNA fragments onto human/ mouse full genome sequence2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Akiyama
    • 学会等名
      The 2008 Annual Coniference of the Japanese Society for Bioinformatics (JSBi2008)
    • 発表場所
      千里ライフサイエンスセンター(大阪)
    • 年月日
      2008-12-15
  • [学会発表] A GPGPU-based ultra fast sequence comparison system for mapping short DNA fragments onto human/ mouse full genome sequence fragments onto human/mouse full genome sequence2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Akiyama
    • 学会等名
      AHeDD2008/IPAB2008 Joint Symposium
    • 発表場所
      恵比寿ガーデンプレイス(東京)
    • 年月日
      2008-10-16
  • [学会発表] Development and Prospect of DNA Analysis Technologies - Quantitative Analysis of mRNA in a Single-Cell -2008

    • 著者名/発表者名
      H. Kambara
    • 学会等名
      The 3rd international workshop on approaches to single-cell analysis
    • 発表場所
      ETH(Zurich)
    • 年月日
      2008-09-11
  • [学会発表] パイロシーケンシング法における読み取りエラー発生シミュレータとその応用2008

    • 著者名/発表者名
      秋山泰
    • 学会等名
      第6回ライフサーベイヤシンポジウム
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2008-06-26
  • [学会発表] Development of DNA analysis technologies-Analysis of mRNA single-cell-2008

    • 著者名/発表者名
      H. Kambara
    • 学会等名
      ACGA-HKSMG International Conference on Genetic & Genomic Medicine
    • 発表場所
      HongKong
    • 年月日
      2008-06-11
  • [図書] 「DNA解析技術の進歩と将来展望」化学フロンティア(20)新しい地平線を行く分析手法の最前線北森武彦(編)2009

    • 著者名/発表者名
      神原秀記
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      化学同人
  • [図書] 酵素・タンパク質をはかる・とらえる・利用する2009

    • 著者名/発表者名
      小畠英理(分担)
    • 総ページ数
      188
    • 出版者
      工学図書
  • [図書] "DNA Analysis with a Photo-Diode Array Sensor" Methods in Molecular Biology : Biosensors and Biodetection2008

    • 著者名/発表者名
      H. Kambara and G. Zhou
    • 総ページ数
      30
    • 出版者
      Fumana Press
  • [図書] 環境とバイオ2008

    • 著者名/発表者名
      小畠英理(分担)
    • 総ページ数
      138
    • 出版者
      工学図書
  • [産業財産権] 核酸分析用組成物2008

    • 発明者名
      小畠, 他4名
    • 産業財産権番号
      特願2008-043830
    • 出願年月日
      2008-02-26

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公開日: 2010-06-11   更新日: 2021-01-18  

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