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2018 年度 実績報告書

マイクロデバイスを用いた単一酵素活性検出による病態診断法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18J23224
研究機関東京大学

研究代表者

坂本 眞伍  東京大学, 薬学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2021-03-31
キーワード1分子計測 / 疾患診断 / アルカリホスファターゼ
研究実績の概要

本年度は、これまでに確立した、マイクロデバイスにおけるALP活性測定手法を発展させ、生体サンプルを用いた疾患診断を可能とする測定プラットフォームの構築を目指した。具体的には、赤色の波長域(600 nm前後)に蛍光波長をもつマイクロデバイス適合性蛍光母核と、蛍光母核とリン酸部位との間にリンカーとして4-hydroxybenzyl alcoholを持つプローブを新たに合成した。その結果、計7種類からなるマイクロデバイス適合性ALP活性検出蛍光プローブ群の開発に成功した。そのうち適切な組み合わせを選択することで、ヒト血清中サンプル中に存在する小腸型ALPと組織非特異型ALPをその1分子毎の活性パターンに基づき、分離能高く判別することに成功した。さらに本測定手法を糖尿病患者5名、健常者5名分のサンプルに対して適用し、その結果分離検出されたサンプル中のALPIの分子数は、従来の吸光法を用いた測定によって得られたALPIの活性値と高い相関を示した。すなわち、本手法は生体サンプル中のALPアイソザイムを高い精度で分離検出し、定量することが可能であることが示された。
また、開発したプローブ群のうち、上記とは異なる組み合わせを用いることで、血清サンプル中のprotein tyrosine phosphatase (PTP)を検出することにも成功している。PTPが血清中に存在するという報告は過去になく、本測定手法の高い分離能、検出感度によって初めて検出が可能となった例であると言える。すなわち本測定プラットフォームの高い分離能、検出感度は、今後新たな疾患バイオマーカーを見出し、それに基づく疾患の早期・高精度な診断を十分に可能とする水準に達していると言える。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初の計画であった、生体サンプル中のアルカリホスファターゼのアイソザイムを分離検出するという目標を達成したのみならず、これまで報告のなかった、血清中のprotein tyrosine phosphataseの検出も達成したため。

今後の研究の推進方策

今後はこれまで確立した、生体サンプル中の酵素活性を1分子単位で分離検出する技術をアルカリホスファターゼ以外の酵素群へと応用し、実際の疾患診断への適用や新規バイオマーカーの発見を目指す。具体的にはアミノペプチダーゼ(AP)をターゲットとし、APによって代謝され蛍光を発するプローブを申請者の開発した蛍光色素を母核として合成し、マイクロデバイス上で可視化できるか否かを検証する。酵素はそのアミノ酸配列によって水溶性・親和性にも様々なバリエーションがあるため、酵素自体がマイクロデバイスに吸着したり、ウェル外に漏出したりすることによって活性が可視化できない可能性もある。その場合、共同研究を予定している野地博行研究室と共同で、現在は適用されていない酵素においても適用可能な素材のマイクロデバイスの開発を進め、まず当面は1種類のAP活性をマイクロデバイス上で可視化することを達成する。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2019 2018

すべて 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件)

  • [学会発表] マイクロデバイス中の単一酵素活性検出による病態診断法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      坂本 眞伍
    • 学会等名
      日本薬学会第139回年会
  • [学会発表] Development of Novel Disease Diagnosis Platform based on Enzyme Activity Detection at Single Protein Level2018

    • 著者名/発表者名
      Shingo Sakamoto
    • 学会等名
      ImPACT野地プログラム国際シンポジウム
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Novel Disease Diagnosis Platform based on Enzyme Activity Detection at Single Protein Level2018

    • 著者名/発表者名
      坂本 眞伍
    • 学会等名
      日本分子イメージング学会
  • [学会発表] Development of Novel Disease Diagnosis Platform based on Enzyme Activity Detection at Single Protein Level2018

    • 著者名/発表者名
      坂本 眞伍
    • 学会等名
      ケミカルバイオロジー学会
  • [学会発表] Development of Novel Disease Diagnosis Platform based on Enzyme Activity Detection at Single Protein Level2018

    • 著者名/発表者名
      坂本 眞伍
    • 学会等名
      第50回若手ペプチド夏の勉強会
  • [学会発表] Development of novel fluorogenic substrates to detect enzymatic activities in biological sample at single protein level2018

    • 著者名/発表者名
      Shingo Sakamoto
    • 学会等名
      EMBO Workshop: Chemical Biology 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] マイクロデバイスを用いた単一酵素活性検出による病態診断法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      坂本 眞伍
    • 学会等名
      第12回バイオ関連化学シンポジウム
  • [学会発表] Development of Novel Disease Diagnosis Platform based on Enzyme Activity Detection at Single Protein Level2018

    • 著者名/発表者名
      坂本 眞伍
    • 学会等名
      第56回日本生物物理学会年会
  • [学会発表] マイクロデバイス中の単一酵素活性検出による病態診断法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      坂本 眞伍
    • 学会等名
      第91回日本生化学会大会
  • [学会発表] Development of novel fluorogenic substrates to detect enzymatic activities in biological sample at single protein level2018

    • 著者名/発表者名
      Shingo Sakamoto
    • 学会等名
      ICPAC Langkawi 2018
    • 国際学会

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公開日: 2019-12-27  

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