| 研究課題/領域番号 |
20K05237
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| 研究機関 | 広島市立大学 |
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研究代表者 |
釘宮 章光 広島市立大学, 情報科学研究科, 准教授 (50285433)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | アミノ酸 / アミノアシルtRNA合成酵素 / アミノグラム / 生体計測 / バイオセンサー / ペーパーマイクロ流路デバイス |
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| 研究実績の概要 |
本申請研究では、3～5種類程度の複数のアミノ酸濃度が同時に計測可能な、紙を分離・反応媒体に用いる「ペーパーマイクロ流路デバイス」を開発し、さらに、血液中に存在する濃度である5～1500 uMの20種類の各アミノ酸が選択的に計測可能であることを示すことを目標にして研究を進めている。
令和3年度は分岐アミノ酸であるバリンとロイシンにそれぞれ特異性を示すアミノアシルtRNA合成酵素（aaRS）のValRS、LeuRSを用いてペーパーマイクロ流路デバイスを作製し、応答の評価を行った。その結果、数uM～30 uM程度の濃度域のバリンおよびロイシンがそれぞれ選択的に定量可能であることが示された。また昨年度までは酵素反応とそれに続く呈色反応により青色に呈色したペーパーマイクロ流路デバイスを、スキャナーでPCに取り込んだ後、ImageJにて色の解析を行うことで応答の評価を間接的に行っていたが、より簡便で迅速にまた直接的に応答の評価を行うためにUSBカメラを用いる計測・分析について新たに検討した。USBカメラに付属の色解析ソフトを用いてRGBを計測することで、リアルタイムに検出部の呈色を計測できることを示した。今後は、本研究のシステムの小型化を目指してスマートフォンのような機器での即時解析を目指す。
また、酵素反応の条件についてより詳細に検討して高感度な計測を実現するために、マイクロプレートを用いてその中における酵素反応について、反応に関わる試薬のアデノシン三リン酸（ATP）や塩化マグネシウムなどの濃度を様々な条件設定をして検討を行った結果、より高感度に目的にのアミノ酸であるバリンやロイシンを計測できることを示した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
アミノ酸の1種のバリンとロイシンにそれぞれ特異性を示すValRSとLeuRSを用いてペーパーマイクロ流路デバイスを作製し、応答の評価を行い、数uM～30 uM程度のバリン及びロイシンがそれぞれ選択的に定量可能であることを示した。その一方で、計測可能な濃度範囲が昨年度検討したヒスチジンの場合と比較して狭かった（ヒスチジンは数uM～100 uM）。そのためマイクロプレートを用いてその中での酵素反応の条件について、反応に関わるATPや塩化マグネシウムなどの濃度の検討することで、より高感度にバリンやロイシンを計測できる条件を見つけることができた。
また検出をより簡便で迅速に行うためにUSBカメラを用いる計測・分析についても検討を行い、リアルタイムに検出部の呈色を計測できることを示した。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度に検討を行ったマイクロプレート内でバリンおよびロイシン結合性酵素の酵素反応の条件について検討を行う実験により、高感度にこれらアミノ酸を計測できる条件を見つけることができたため、その結果を基にしてペーパーマイクロ流路デバイスを新たに設計・作製して、より広い濃度域で選択的に目的のアミノ酸が計測できるよう検討を行う。
またUSBカメラを用いる計測・分析についても引き続き検討し、迅速・簡便に計測できる方法を確立していくことを目指す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
コロナのため、予定していた国内出張・海外出張が全くなかったことと、密になることをできるだけ避けるため研究補助のアルバイトを雇用しなかったこと、また試薬やプラスチック器具は前年度の買い置きがあったためあまり購入の必要性がなかったことが挙げられる。
今年度はコロナに関する制約もかなり緩和されることが期待されるため、学会発表を積極的に行う。
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