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2019 年度 実績報告書

細胞刺激応答の非破壊的モニタリングを実現するクルードタンパク質メトリクス法の創製

研究課題

研究課題/領域番号 17H04884
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

冨田 峻介  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (50726817)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワードバイオメトリクス / 機械学習 / タンパク質 / 高分子 / セルベースアッセイ / 幹細胞 / 表面プラズモン共鳴 / マイクロ流体デバイス
研究実績の概要

本年度は、クルードタンパク質メトリクスのための材料の洗練化および培養細胞のオンライン評価へ適用を目指したデバイス化を推進した。まず前年度に検討を行ったダンシル基修飾ポリリジンを配置したアレイが、細胞表面タンパク質等の組成を反映した応答パターンの獲得にも利用できることを見出した。また、環境応答性蛍光団を修飾したDNAを配置したアレイを新たに開発し、血清中のタンパク質-タンパク質相互作用に関する情報を簡易に抽出することに成功した。任意の配列の蛍光修飾DNAが容易に入手可能なことを考慮すると、高い拡張性を有する本アプローチは、複雑なタンパク質性試料の特性評価のための強力な基盤ツールになると期待できる。以上のように、多角的な試行の結果、クルードタンパク質メトリクスのための大規模な材料ライブラリ、および、それに適した材料の設計・拡張指針を得ることに成功した。さらに、本技術の応用範囲を拡大することを目的として、マイクロ流体デバイスへの系の搭載を推進した。具体的には、これまでに得てきた知見をもとに、タンパク質と多様に相互作用可能なアミノ酸誘導体を固定化したマルチチャネル型の表面プラズモン共鳴(SPR)チップを作製し、これをジメチルポリシロキサンからなるマイクロ流路と接合させたデバイスを構築した。肝臓がん細胞(HepG2)を様々な条件で薬剤処理した後に得られた“細胞分泌成分を含んだ培地試料”を、この流体デバイスに流入させた結果、細胞の生死に加え、状態や活性の差異を反映したSPRパターンを取得することに成功した。このデバイスは、わずかな試料(~25 μL)で迅速(~10 min)かつ非破壊的に細胞の状態情報を出力することを可能にするため、細胞チップ等との接続によるオンライン細胞評価などへの応用が期待できる。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (15件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Pattern-recognition-based Sensor Arrays for Cell Characterization: From Materials and Data Analyses to Biomedical Applications2020

    • 著者名/発表者名
      SUGAI Hiroka、TOMITA Shunsuke、KURITA Ryoji
    • 雑誌名

      Analytical Sciences

      巻: in press ページ: -

    • DOI

      10.2116/analsci.20R002

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Microfluidic Sensing System with a Multichannel Surface Plasmon Resonance Chip: Damage-free Characterization of Cells by Pattern Recognition2020

    • 著者名/発表者名
      Sugai Hiroka、Tomita Shunsuke、Ishihara Sayaka、Yoshioka Kyoko、Kurita Ryoji
    • 雑誌名

      ChemRxiv

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.26434/chemrxiv.12052422.v1

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Quadruplex Folding of DNA Promotes the Condensation of Linker Histones via Liquid-Liquid Phase Separation2020

    • 著者名/発表者名
      Mimura Masahiro、Tomita Shunsuke、Shinkai Yoichi、Shiraki Kentaro、Kurita Ryoji
    • 雑誌名

      ChemRxiv

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.26434/chemrxiv.11822076.v2

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] One-Component Array Based on a Dansyl-Modified Polylysine: Generation of Differential Fluorescent Signatures for the Discrimination of Human Cells2019

    • 著者名/発表者名
      Sugai Hiroka、Tomita Shunsuke、Ishihara Sayaka、Kurita Ryoji
    • 雑誌名

      ACS Sensors

      巻: 4 ページ: 827~831

    • DOI

      10.1021/acssensors.9b00247

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optical Fingerprints of Proteases and Their Inhibited Complexes Provided by Differential Cross-Reactivity of Fluorophore-Labeled Single-Stranded DNA2019

    • 著者名/発表者名
      Tomita Shunsuke、Sugai Hiroka、Mimura Masahiro、Ishihara Sayaka、Shiraki Kentaro、Kurita Ryoji
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 11 ページ: 47428~47436

    • DOI

      10.1021/acsami.9b17829

    • 査読あり
  • [学会発表] 特徴パターンを出力可能な表面プラズモン共鳴チップによる非破壊的な細胞の評価2020

    • 著者名/発表者名
      菅井祥加,冨田峻介,石原紗綾夏,吉岡恭子,栗田僚二
    • 学会等名
      2019年度細胞アッセイ研究会シンポジウム
  • [学会発表] 交差反応性相互作用を活用したアレイ型タンパク質フィンガープリンティング2019

    • 著者名/発表者名
      冨田 峻介、石原 紗綾夏、栗田 僚二
    • 学会等名
      第68回高分子学会年次大会
  • [学会発表] 生体試料の特徴パターンを出力する表面プラズモン共鳴センサチップの開発2019

    • 著者名/発表者名
      菅井祥加、冨田峻介、石原紗綾夏、栗田僚二
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会第39回研究会
  • [学会発表] 細胞の特徴パターンを出力する表面プラズモン共鳴センサの開発2019

    • 著者名/発表者名
      菅井祥加、冨田峻介、石原紗綾夏、栗田僚二
    • 学会等名
      Chem-Bio Joint Seminar 2019
  • [学会発表] 蛍光色素修飾 DNA を用いたマルチチャネル型センサアレイによるタンパク質の識別2019

    • 著者名/発表者名
      岡田摩利、菅井祥加、冨田峻介、栗田僚二
    • 学会等名
      Chem-Bio Joint Seminar 2019
  • [学会発表] 交差反応型ポリアミノ酸アレイ:相互作用調節因子の添加による応答パターンの多様化2019

    • 著者名/発表者名
      岡田弘毅、三村 真大、冨田峻介、栗田僚二
    • 学会等名
      Chem-Bio Joint Seminar 2019
  • [学会発表] ブラックボックスのまま生物試料を認識する:ヒトの感覚機能を模倣したバイオセンシング2019

    • 著者名/発表者名
      冨田 峻介
    • 学会等名
      第32回バイオメディカル分析科学シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] DNA四重鎖構造によるヒストンの液-液相分離制御2019

    • 著者名/発表者名
      冨田 峻介, 三村 真大, 白木 賢太郎, 栗田 僚二
    • 学会等名
      第14回ナノ・バイオメディカル学会
  • [学会発表] 蛍光DNAアレイを利用したプロテアーゼ複合体の生体模倣検出2019

    • 著者名/発表者名
      冨田 峻介, 菅井 祥加, 三村 真大, 石原 紗綾夏, 白木 賢太郎, 栗田 僚二
    • 学会等名
      第14回ナノ・バイオメディカル学会
  • [学会発表] 表面プラズモン共鳴チップによるパターン認識に基づく培養細胞の非破壊的評価2019

    • 著者名/発表者名
      菅井祥加,冨田峻介,石原紗綾夏,吉岡恭子,栗田僚二
    • 学会等名
      第14回ナノ・バイオメディカル学会
  • [学会発表] マルチチャネル表面プラズモン共鳴チップによる細胞特徴パターン情報の獲得2019

    • 著者名/発表者名
      菅井祥加,冨田峻介,石原紗綾夏,吉岡恭子,栗田僚二
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会第40回研究会
  • [学会発表] マルチカラーDNAプローブ群を用いたミニチュア化タンパク質認識システム2019

    • 著者名/発表者名
      岡田摩利、菅井祥加、冨田峻介、栗田僚二
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会第40回研究会
  • [学会発表] Cross-reactive polyamino acid array: Diversification of response patterns by adding modulator molecules2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Okada, Masahiro Mimura, Shunsuke Tomita, Ryoji Kurita
    • 学会等名
      第29回日本MRS年次大会
  • [学会発表] Biomimicry recognition of proteases using an array of fluorophore-modified DNAs2019

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Tomita, Hiroka Sugai, Masahiro Mimura, Sayaka Ishihara, Kentaro Shiraki, Ryoji Kurita
    • 学会等名
      第29回日本MRS年次大会
  • [学会発表] Chemical tongue: Biomimicry sensing using arrays of synthetic polymers.2019

    • 著者名/発表者名
      Tomita Shunsuke
    • 学会等名
      2nd GLowing Polymer Symposium in KANTO
    • 招待講演
  • [備考] Bio/synthetic polymer team

    • URL

      https://staff.aist.go.jp/s.tomita/

  • [産業財産権] マルチチャネル型センサチップを用いた試料評価方法2019

    • 発明者名
      菅井祥加、冨田峻介、栗田僚二
    • 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2019-093043

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公開日: 2021-01-27  

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