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2011 年度 実施状況報告書

心臓組織におけるストレスホルモン様化学物質評価系の構築

研究課題

研究課題/領域番号 23750096
研究機関独立行政法人産業技術総合研究所

研究代表者

金 誠培  独立行政法人産業技術総合研究所, 環境管理技術研究部門, 研究員 (60470043)

研究期間 (年度) 2011-04-28 – 2013-03-31
キーワード生物発光酵素 / 一分子型生物発光プローブ / ストレスホルモン / 分子イメージング / 超高輝度 / バイオ診断 / 臓器組織分化 / 高感度・高輝度化
研究概要

当該研究計画書で定めた目的として「ストレスホルモンプローブの開発と高輝度化、及び生物発光顕微鏡による時空間的な分解能の向上」を掲げたことから、新たな生物発光酵素を樹立し、ストレスホルモンプローブに適用することによって、プローブの高輝度化・高感度化を図った。  そのために、深海発光プランクトン由来の生物発光酵素にポイント変異を導入することにより、従来酵素より10倍程度明るくて、発光安定性の優れた生物発光酵素を樹立できた(Kim et al. Anal. Chem., 2011, 83, 8732-8740)。また、このプランクトン由来の発光酵素を搭載した新規ストレスホルモン可視化プローブを開発した。この新規可視化プローブは、分子内構造を最適化したものであり、以前当該研究者が開発したストレスホルモンプローブに比べて約10倍程度検出感度を向上できた。この高感度性を用いて約15人の健常人の唾液からストレスホルモンを計測することに成功した。この結果をアメリカ化学会(ACS)のBioconjugate Chemistryに報告した(Kim et al. Bioconju. Chem., 2011, 22, 1835-1841)。  また、前記ストレスホルモンプローブの分子設計に関する当該研究から得た新しい知見を元に、分子設計手法に関する論文を発表した(Kim, Protein Eng. Design Sel., 2012, 印刷中; DOI: 10.1093/ protein/ gzs016)。  この一連の研究から、ストレスホルモンを高感度で検出する材料、プローブ設計、手法に関する新たな研究成果を対外に発信できた。

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

ストレスホルモン可視化プローブの性能の高輝度化・高感度化に成功した。また、分子設計を改良することによって検出感度を10倍まで改善した。この可視化プローブを癌細胞に導入し、その発光特性を計測できた。論文の質・数からも当初想定した以上の成果を得ることができた。

今後の研究の推進方策

今までの研究から、極めて高感度のストレスホルモン可視化プローブを開発できたことから、この新規プローブを生体組織へ適用する実験を推進する。具体的には、未分化細胞に生物発光プローブ遺伝子を導入した後、分化誘導後の臓器組織で、プローブの性能(応答性、発光強度等)を評価する。

次年度の研究費の使用計画

これから臓器組織イメージングを行うことから、基質などの試薬も一段と多く使用するであろうと予測される。研究計画の最終年度であることから、研究成果の発信にも一部の予算を使用する予定である。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (17件)

  • [雑誌論文] Labor-effective manipulation of marine and beetle luciferases for bioassays2012

    • 著者名/発表者名
      Sung Bae Kim
    • 雑誌名

      Protein Engineering, Design, & Selection

      巻: 25(6) ページ: 261-269

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Superluminescent variants of marine luciferases for bioassays2011

    • 著者名/発表者名
      Sung Bae Kim, Hideyuki Suzuki, Moritoshi Sato, Hiroaki Tao
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 83 ページ: 8732-8740

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A bioluminescent probe for salivary cortisol2011

    • 著者名/発表者名
      Sung Bae Kim, Y Takenaka, M Torimura
    • 雑誌名

      Bioconjugate Chemistry

      巻: 22 ページ: 1835-1841

    • 査読あり
  • [学会発表] 高輝度生物発光プローブの開発とバイオアッセイへの展開2012

    • 著者名/発表者名
      金 誠培
    • 学会等名
      平成23年度産総研本格研究ワークショップin 東北(招待講演)
    • 発表場所
      仙台ガーデンパレス、仙台市
    • 年月日
      2012 – 37
  • [学会発表] 超高輝度生物発光酵素の樹立とバイオアッセイへの展開2012

    • 著者名/発表者名
      金 誠培
    • 学会等名
      日本化学会第92回年会, アドバンスト・テクノロジー・プログラム(ATP)
    • 発表場所
      慶応大学, 横浜市
    • 年月日
      2012 – 327
  • [学会発表] 超高輝度生物発光酵素の樹立とバイオアッセイへの展開2012

    • 著者名/発表者名
      金 誠培
    • 学会等名
      日本化学会第92回年会
    • 発表場所
      慶応大学, 横浜市
    • 年月日
      2012 – 327
  • [学会発表] Bioluminescent indicators for illuminating steroid hormones2011

    • 著者名/発表者名
      金 誠培
    • 学会等名
      JAIMA Conference 2011(招待講演)
    • 発表場所
      幕張メッセ, 千葉市
    • 年月日
      2011 – 98
  • [学会発表] 高感度生体ストレス可視化プローブの開発2011

    • 著者名/発表者名
      金 誠培
    • 学会等名
      日本分析化学会第60回年会
    • 発表場所
      名古屋大学、名古屋市
    • 年月日
      2011 – 915
  • [学会発表] 一分子型生物発光プローブの開発とホルモン計測への応用2011

    • 著者名/発表者名
      金 誠培
    • 学会等名
      第5回バイオ関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      つくば国際会議場、つくば市
    • 年月日
      2011 – 912
  • [学会発表] Genetically encoded bioluminescent indicators for determining stress levels in human body2011

    • 著者名/発表者名
      金 誠培
    • 学会等名
      第5回バイオ関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      つくば国際会議場、つくば市
    • 年月日
      2011 – 912
  • [学会発表] 生物発光を用いた分子プローブの開発とホルモン様化学物質分析への応用2011

    • 著者名/発表者名
      金 誠培
    • 学会等名
      第11回 産総研E&Eフォーラム(拡大版)(招待講演)
    • 発表場所
      産総研中央・つくば市
    • 年月日
      2011 – 68
  • [学会発表] ガウシアルシフェラーゼ断片を用いた生物発光テンプレートと細胞内分子イメージングへの応用2011

    • 著者名/発表者名
      金 誠培
    • 学会等名
      第6回日本分子イメージング学会学術集会
    • 発表場所
      神戸国際会議場、神戸市
    • 年月日
      2011 – 526
  • [学会発表] Split Gaussia Luciferase-Based Bioluminescence Template for Illuminating Intracellular Molecular Events2011

    • 著者名/発表者名
      金 誠培
    • 学会等名
      第6回日本分子イメージング学会学術集会
    • 発表場所
      神戸国際会議場、神戸市
    • 年月日
      2011 – 526
  • [学会発表] ストレスホルモン計測用生物発光プローブの開発2011

    • 著者名/発表者名
      金 誠培
    • 学会等名
      第6回日本分子イメージング学会学術集会
    • 発表場所
      神戸国際会議場、神戸市
    • 年月日
      2011 – 526
  • [学会発表] 一分子型生物発光プローブを用いた化学物質の男性ホルモン活性測定2011

    • 著者名/発表者名
      金 誠培
    • 学会等名
      第6回日本分子イメージング学会学術集会
    • 発表場所
      神戸国際会議場、神戸市
    • 年月日
      2011 – 526
  • [学会発表] 分子歪みを指標とした生物発光プローブ2011

    • 著者名/発表者名
      金 誠培
    • 学会等名
      第6回日本分子イメージング学会学術集会
    • 発表場所
      神戸国際会議場、神戸市
    • 年月日
      2011 – 526
  • [学会発表] Integrated-molecule-format multicolor probes for illuminating intracellular molecular events2011

    • 著者名/発表者名
      金 誠培
    • 学会等名
      IUPAC International Congress on Analytical Sciences (ICAS) 2011
    • 発表場所
      京都国際会議場, 京都市
    • 年月日
      2011 – 525
  • [学会発表] Genetically encoded bioluminescent indicators for stress hormones2011

    • 著者名/発表者名
      金 誠培
    • 学会等名
      IUPAC International Congress on Analytical Sciences (ICAS) 2011
    • 発表場所
      京都国際会議場, 京都市
    • 年月日
      2011 – 525
  • [学会発表] 生物発光を用いた分子プローブの開発と唾液中ストレスホルモン分析への応用2011

    • 著者名/発表者名
      金 誠培
    • 学会等名
      日本生物発光化学発光研究会第28回学術講演会
    • 発表場所
      長崎大学, 長崎市
    • 年月日
      2011 – 108
  • [学会発表] 分子発光プローブの設計とホルモン様化学物質計測への展開2011

    • 著者名/発表者名
      金 誠培
    • 学会等名
      産総研2011年度オープンラボ
    • 発表場所
      産総研中央、つくば市
    • 年月日
      2011 – 1013-14

URL: 

公開日: 2013-07-10  

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