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2021 年度 実績報告書

生体内分子イベントを指標とした老化要因物質の高速発光判定基盤技術の創成

研究課題

研究課題/領域番号 20K21851
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 小林 紀郎  国立研究開発法人理化学研究所, 情報システム本部, ユニットリーダー (20415160)
桝屋 啓志  国立研究開発法人理化学研究所, バイオリソース研究センター, 室長 (40321814)
研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2022-03-31
キーワード生物発光 / 可視化 / 化学物質 / バイオアッセイ / イメージング / 発光プローブ / 環境リスク / 健康リスク
研究実績の概要

本研究は、データベース規模の化学物質から潜在的な環境リスクを洗い出すために、理研独自の化学物質のセマンティックウェブ(機械可読な形で記述された意味符号)技術によりリスク候補群をランク付け、産総研の高速発光スクリーニング技術により評価することを目的とした。
今年度は、理研の5万種以上の化学物質のセマンティックウェブ情報から得られた上位100種類の化学物質リストの信頼性を再検証すると共に、産総研ではその評価研究を行った。理研からのリスク候補群を対象に、それに特異的な発光バイオアッセイシステムの構築と高速発光スクリーニングを実施した。まず、発光バイオアッセイに使う新規発光基質を合成し1件の特許出願を行った。また、高速評価のために、化学物質の多色発光イメージングシステムを開発した。この新規システムを虹色発光イメージングプラットフォームと名付け、Sci Reports (NPG) に論文発表した。さらに、前述のリスク候補群に着目して、それぞれの化学物質に対応する発光プローブの開発研究を行った:具体的には、ラパマイシン(免疫毒性物質)、レチノイン酸(催奇形性物質)、小分子性ホルモン類似体にそれぞれ応答するプローブの開発とそのプロトコルを専門誌に11件論文発表(一部は出版待ち)した。これらの知見を基にした研究総説を分析化学の専門誌であるAnal Sciに発表した。関連して、1冊の単行本(Live Cell Imaging, Springer Nature)を出版し、2冊の単行本(Bioluminescence 4th edition Vol. 1 & 2, Springer Nature)が出版待ちである。
これらの成果は、当初計画したAI技術を用いた化学物質リスクのIn Silico検索と発光基盤のバイオアッセイ系の開発と実施ができた点で、研究計画を予定通り達成することができた。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 6件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 1件) 図書 (3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] One-Channel Microsliding Luminometer for Quantifying Low-Energy Bioluminescent Lights2022

    • 著者名/発表者名
      Sung Bae Kim, Ramasamy Paulmurugan
    • 雑誌名

      Methods Mol Biol

      巻: 2525 ページ: -

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-2473-9_28

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Visible Light Bioluminescence Imaging Platform for Animal Cell Imaging2022

    • 著者名/発表者名
      Nobuo Kitada, Shojiro Maki, Sung Bae Kim
    • 雑誌名

      Methods Mol Biol

      巻: 2524 ページ: -

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-2453-1_3

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Compact Eight-Channel Light-Sensing System for Bioassays2022

    • 著者名/発表者名
      Sung Bae Kim, Sharon Seiko Hori, Negar Sadeghipour, Uday Kumar Sukumar, Ramasamy Paulmurugan
    • 雑誌名

      Methods Mol Biol

      巻: 2525 ページ: -

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-2473-9_29

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Quantitative imaging of retinoic acid activities in living mammalian cells2022

    • 著者名/発表者名
      Sung Bae Kim, Rika Fujii, Ramasamy Paulmurugan
    • 雑誌名

      Methods Mol Biol

      巻: 2525 ページ: -

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-2473-9_8

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Molecular Tension Probe for In Vitro Bioassays2022

    • 著者名/発表者名
      Sung-Bae Kim, Rika Fujii, Simon Miller, Mikio Tanabe
    • 雑誌名

      Methods Mol Biol

      巻: 2524 ページ: -

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-2453-1_7

  • [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: -

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Ligand-Activatable BRET9 Probes for Imaging Molecular Events in Living Mammalian Cells2021

    • 著者名/発表者名
      Kim Sung-Bae、Fujii Rika、Paulmurugan Ramasamy
    • 雑誌名

      Methods Mol Biol

      巻: 2274 ページ: 261~270

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-1258-3_22

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Highly Bright NIR-BRET System for Imaging Molecular Events in Live Cells2021

    • 著者名/発表者名
      Nishihara Ryo、Suzuki Koji、Kim Sung-Bae、Paulmurugan Ramasamy
    • 雑誌名

      Methods Mol Biol

      巻: 2274 ページ: 247~259

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-1258-3_21

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Luciferase-Specific Coelenterazine Analogues for Optical Cross Talk-Free Bioassays2021

    • 著者名/発表者名
      Nishihara Ryo、Abe Masahiro、Suzuki Koji、Kim Sung-Bae
    • 雑誌名

      Methods Mol Biol

      巻: 2274 ページ: 127~138

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-1258-3_12

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Azide- and Dye-Conjugated Coelenterazine Analogues for Imaging Mammalian Cells2021

    • 著者名/発表者名
      Nishihara Ryo、Hoshino Emi、Kakudate Yoshiki、Suzuki Koji、Kim Sung-Bae
    • 雑誌名

      Methods Mol Biol

      巻: 2274 ページ: 111~126

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-1258-3_11

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Near-Infrared Bioluminescence Imaging of Animal Cells with Through-Bond Energy Transfer Cassette2021

    • 著者名/発表者名
      Abe Masahiro、Nishihara Ryo、Kim Sung-Bae、Suzuki Koji
    • 雑誌名

      Methods Mol Biol

      巻: 2274 ページ: 103~110

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-1258-3_10

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A New Lineage of Artificial Luciferases for Mammalian Cell Imaging2021

    • 著者名/発表者名
      Kim Sung-Bae、Fujii Rika
    • 雑誌名

      Methods Mol Biol

      巻: 2274 ページ: 43~51

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-1258-3_5

    • 査読あり
  • [図書] Bioluminescence: Methods and Protocols, Volume 12022

    • 著者名/発表者名
      Sung-Bae Kim (Ed.)
    • 総ページ数
      504
    • 出版者
      Humana Press
    • ISBN
      978-1-07-162452-4
  • [図書] Bioluminescence: Methods and Protocols, Volume 22022

    • 著者名/発表者名
      Sung-Bae Kim (Ed.)
    • 総ページ数
      444
    • 出版者
      Humana Press
    • ISBN
      978-1-07-162472-2
  • [図書] Live Cell Imaging: Methods and Protocols (Methods in Molecular Biology, 22742021

    • 著者名/発表者名
      Sung-Bae Kim (Ed.)
    • 総ページ数
      461
    • 出版者
      Humana Press
    • ISBN
      978-1-0716-1257-6
  • [産業財産権] 新規セレンテラジン誘導体2022

    • 発明者名
      金誠培、牧昌次郎、北田昇雄
    • 権利者名
      産総研と電通大
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2022-030488

URL: 

公開日: 2022-12-28  

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