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2021 年度 実施状況報告書

第三世代蛍光乳酸センサーの開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K14738
研究機関東京大学

研究代表者

那須 雄介  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (60831328)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2023-03-31
キーワード乳酸
研究実績の概要

我々ヒトを含む多細胞生物は, 食物など外部から得られたエネルギーを細胞間で伝達することで各細胞(筋細胞, 神経細胞 etc.)の活動に必要なエネルギーを供給し, 細胞の集合体である個体としての活動を維持している. これまで長い間, 細胞間で伝達されるエネルギー物質はグルコースだとされてきた. しかしながら, 「生物の主要な細胞間エネルギー伝達物質はグルコースではなく乳酸である」というこれまでのmetabolismの常識を覆す説が近年提唱されている. この「非常識」を検証するには細胞間の素早い乳酸動態を直接観察する必要があり, そのためには細胞外の乳酸を高時間分解能で観察可能なセンサーが必要である. これまでの研究で, 研究代表者はタンパク質工学の手法を駆使して世界初となる細胞外乳酸蛍光センサーeLACCO1及び第二世代センサーeLACCO2の開発に成功した. eLACCO1及びeLACCO2は細胞外乳酸を高感度で可視化することに成功したが, 乳酸応答速度が遅く細胞間の素早い乳酸濃度変化を追うことが困難であった. そこで本研究では, 乳酸応答の速度が早い第三世代細胞外乳酸蛍光センサーeLACCO3の開発を目的とする.
これまでの蛍光センサー開発で培ったタンパク質工学技術を駆使して第三世代蛍光乳酸センサーのプロトタイプを開発することに本年度は成功した. また, eLACCO1の論文発表を行った(Nasu et al. Nature Communications, 12, 7058).

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

予定通り, 第三世代蛍光乳酸センサーのプロトタイプを開発することに成功したため.

今後の研究の推進方策

開発した第三世代蛍光乳酸センサーのプロトタイプに対してdirected evolutionを行うことで, 性能向上を目指す.

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件) 図書 (2件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] カルガリー大学/モントリオール大学/アルバータ大学(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      カルガリー大学/モントリオール大学/アルバータ大学
    • 他の機関数
      1
  • [国際共同研究] モンタナ州立大学/ハワードヒューズ医学研究所Janelia Research Campus(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      モンタナ州立大学/ハワードヒューズ医学研究所Janelia Research Campus
  • [国際共同研究] 西安交通大学(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      西安交通大学
  • [雑誌論文] A genetically encoded fluorescent biosensor for extracellular L-lactate2021

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Nasu, Ciaran Murphy-Royal, Yurong Wen, Jordan N. Haidey, Rosana S. Molina, Abhi Aggarwal, Shuce Zhang, Yuki Kamijo, Marie-Eve Paquet, Kaspar Podgorski, Mikhail Drobizhev, Jaideep S. Bains, M. Joanne Lemieux, Grant R. Gordon & Robert E. Campbell
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 ページ: 7058

    • DOI

      10.1038/s41467-021-27332-2

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 乳酸バイオセンサーの開発2022

    • 著者名/発表者名
      那須雄介, 針尾紗彩, Robert E. Campbell
    • 学会等名
      日本化学会 第102春季年会
  • [学会発表] An ultrasensitive fluorescent biosensor for L-lactate2021

    • 著者名/発表者名
      Nasu Y., and Robert E. Campbell
    • 学会等名
      Pacifichem
    • 国際学会
  • [学会発表] Engineering of genetically encoded fluorescent sensors2021

    • 著者名/発表者名
      Nasu Y., and Robert E. Campbell
    • 学会等名
      Pacifichem
    • 国際学会
  • [図書] 化学2022

    • 著者名/発表者名
      那須 雄介
    • 総ページ数
      2
    • 出版者
      化学同人
  • [図書] 先端の分析法 新訂第2版2022

    • 著者名/発表者名
      那須 雄介
    • 総ページ数
      8
    • 出版者
      NTS
    • ISBN
      9784860437374
  • [備考] 東大、細胞外の乳酸を緑色蛍光で低侵襲に可視化するバイオセンサーeLACCO1.1を開発

    • URL

      https://www.nikkei.com/article/DGXLRSP622938_S1A201C2000000/

  • [備考] 細胞外乳酸バイオセンサーの開発

    • URL

      https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2021/7657/

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公開日: 2022-12-28  

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