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2020 年度 実績報告書

多色人工生物発光を用いた低分子化学物質の生理活性評価プラットフォームの創製

研究課題

研究課題/領域番号 17H01215
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)

研究分担者 チッテリオ ダニエル  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (00458952)
田辺 幹雄  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 特任准教授 (00716871)
牧 昌次郎  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (20266349)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード生物発光 / 一分子型生物発光プローブ / 化学物質 / マルチカラー / イメージング / 多色発光 / 生理活性
研究実績の概要

1年間の本研究期間中、我々はマルチカラーイメージング技術の重要な突破口を切り開いたと自負する。医療・環境診断の分野において、バイオマーカーを検出するための発光標識の多色化は、長年の課題であった。そこで、本研究チームでは、多色発光の概念の基で医療・環境診断や生体イメージングに適用させるため、全可視光領域で発光する「虹色発光標識のポートフォリオ」を開発した。今回、人工生物発光酵素(ALucシリーズ)やウミシイタケ発光酵素などの海洋生物由来の発光酵素と、独自に合成した発光基質を組み合わせることで、青から赤まで全可視光領域にわたって選択的に発光する虹色発光標識ポートフォリオを開発できた(Sci Reports論文参考)。今回開発した「虹色発光標識のポートフォリオ」は、一つのサンプルに対して網羅的な健康診断や同時イメージングを可能とする。例えば、インフルエンザや新型コロナウイルス診断キットの発光標識、癌のイメージング、化学物質の毒性評価などを同時測定できる基盤技術であり、医療・環境診断分野の発光標識のポートフォリオとして広い用途が期待される。
この研究成果により、今後、青から赤、近赤外線までのさまざまな発光色を自由自在に作りあげることが可能になった。また、生物発光によるマルチカラーイメージングや網羅的な健康診断などに使用可能な条件が揃えられた。本研究成果は、今後の医療・環境診断技術革新に貢献すると期待する。
他に、多色発光技術の材料研究と診断プローブ化における実験プロトコルを整理し、Method Mol Biolに報告した。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

備考

本研究成果を基に、2021/01/26にプレスリリースを行った。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2021 2020 その他

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 2件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 3件) 図書 (7件) 備考 (1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Color-tunable bioluminescence imaging portfolio for cell imaging2021

    • 著者名/発表者名
      Tamaki Shota、Kitada Nobuo、Kiyama Masahiro、Fujii Rika、Hirano Takashi、Kim Sung Bae、Maki Shojiro
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 ページ: 2219

    • DOI

      10.1038/s41598-021-81430-1

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Bioluminescent Imaging Systems for Assay Developments2021

    • 著者名/発表者名
      KIM Sung-Bae、PAULMURUGAN Ramasamy
    • 雑誌名

      Analytical Sciences

      巻: 37 ページ: 233~247

    • DOI

      10.2116/analsci.20R003

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 長時間・高感度のバイオイメージングを目指した生物発光基質フリマジン誘導体の開発2021

    • 著者名/発表者名
      織岡 真理子・水井 侑希・江口 正敏・池田 裕真・吉村 英哲・小澤 岳昌・ダニエル チッテリオ・蛭田 勇樹
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
  • [学会発表] マルチカラー発光を示す海洋生物由来発光システムの開発2021

    • 著者名/発表者名
      北田昇雄,玉城翔太,木山正啓,金誠培,平野誉,牧昌次郎
    • 学会等名
      日本化学会第101回春季年会
  • [学会発表] Highly Sensitive Eight-Channel Light Sensing System for Biomedical Applications2020

    • 著者名/発表者名
      金 誠培、Sharon Hori、Ramasamy Paulmurugan
    • 学会等名
      日本分析化学会、第69回年会
  • [学会発表] In vitro Determiantion of Rapamycin-Triggered FKBP-FRB Interactions Using a Molecular Tension Probe2020

    • 著者名/発表者名
      金 誠培、西原 諒、鈴木 孝治
    • 学会等名
      日本分析化学会、第69回年会
  • [学会発表] Color-Tunable Bioluminescence Imaging Platform for Cell Imaging2020

    • 著者名/発表者名
      金 誠培、北田 昇雄、牧 昌次郎
    • 学会等名
      日本分析化学会、第69回年会
  • [学会発表] Luciferase-Specific Coelenterazine Analogues for Optical Contamination-Free Bioassays2020

    • 著者名/発表者名
      金 誠培、西原 諒、Daniel Citterio
    • 学会等名
      日本分析化学会、第69回年会
  • [学会発表] Fabrication of a New Lineage of Artificial Luciferases from Natural Luciferase Pools2020

    • 著者名/発表者名
      金 誠培、西原 諒、Daniel Citterio、鈴木 孝治
    • 学会等名
      日本分析化学会、第69回年会
  • [学会発表] 長時間・高感度のバイオイメージングを目指した新規Caged Furimazineの開発2020

    • 著者名/発表者名
      織岡 真理子・水井 侑希・江口 正敏・池田 裕真・吉村 英哲・小澤 岳昌・ダニエル チッテリオ・蛭田 勇樹
    • 学会等名
      第10回CSJ化学フェスタ2020
  • [学会発表] Innovation of NIR luciferin analogues using firefly bioluminescence for in vivo imaging2020

    • 著者名/発表者名
      1.Nobuo Kitada, Ryohei Saito, Satoshi Iwano, Masahiro Kiyama, Rika Obata, Takashi Hirano, Shojiro Maki
    • 学会等名
      The World Molecular Imaging Congress2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of new luciferin analogues that emit near-infrared light through firefly bioluminescence2020

    • 著者名/発表者名
      2.Genta Kamiya,Nobuo Kitada,Ryohei Saito,Satoshi Iwano,Rika Obata,Takashi Hirano, Shojiro A Maki
    • 学会等名
      The World Molecular Imaging Congress2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of new luciferin analogues that emit near-infrared light through firefly bioluminescence2020

    • 著者名/発表者名
      3.Genta Kamiya, Nobuo Kitada, Ryohe Saito, Satoshi Iwano, Atsushi Miyawaki, Takashi Hirano, Shoziro Maki
    • 学会等名
      The Irago Conference 2020
    • 国際学会
  • [図書] Live Cell Imaging2021

    • 著者名/発表者名
      Sung-Bae Kim
    • 総ページ数
      447
    • 出版者
      Springer US
    • ISBN
      978-1-0716-1257-6
  • [図書] Chapter 5 “A New Lineage of Artificial Luciferases for Mammalian Cell Imaging”2021

    • 著者名/発表者名
      Sung-Bae Kim, Rika Fujii
    • 総ページ数
      9
    • 出版者
      Springer US
    • ISBN
      978-1-0716-1257-6
  • [図書] Chapter 10 “Near Infrared Bioluminescence Imaging of Animal Cells with Through-Bond Energy Transfer Cassette”2021

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Abe, Ryo Nishihara, Sung-Bae Kim, Koji Suzuki
    • 総ページ数
      7
    • 出版者
      Springer US
    • ISBN
      978-1-0716-1257-6
  • [図書] Chapter 11 “Azide- and Dye-Conjugated Coelenterazine Analogues for Imaging Mammalian Cells”2021

    • 著者名/発表者名
      Ryo Nishihara, Emi Hoshino, Yoshiki Kakudate, Koji Suzuki, Sung-Bae Kim
    • 総ページ数
      15
    • 出版者
      Springer US
    • ISBN
      978-1-0716-1257-6
  • [図書] Chapter 12 “Luciferase-Specific Coelenterazine Analogues for Optical Cross-talk-Free Bioassays”2021

    • 著者名/発表者名
      Ryo Nishihara, Masahiro Abe, Koji Suzuki, Sung-Bae Kim
    • 総ページ数
      12
    • 出版者
      Springer US
    • ISBN
      978-1-0716-1257-6
  • [図書] Chapter 21 “Highly bright NIR-BRET system for imaging molecular events in live cells”2021

    • 著者名/発表者名
      Ryo Nishihara, Koji Suzuki, Sung-Bae Kim, Ramasamy Paulmurugan
    • 総ページ数
      13
    • 出版者
      Springer US
    • ISBN
      978-1-0716-1257-6
  • [図書] Chapter 22 “Ligand-Activatable BRET9 Probes for Imaging Molecular Events in Living Mammalian Cells”2021

    • 著者名/発表者名
      Sung-Bae Kim, Rika Fujii, Ramasamy Paulmurugan
    • 総ページ数
      9
    • 出版者
      Springer US
    • ISBN
      978-1-0716-1257-6
  • [備考] 全可視光領域で発色する虹色発光標識のポートフォリオを開発

    • URL

      https://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2021/pr20210126_2/pr20210126_2.html

  • [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
      (国研)産業技術総合研究所と(国)電気通信大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      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
      国立研究開発法人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
      2020-044513

URL: 

公開日: 2021-12-27  

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