2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of genetically-encodable contrast agent for ultrasonography
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17K20121
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| Research Institution | Tokyo Medical University |
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Principal Investigator |
水島 良太 東京医科大学, 医学部, 助教 (10749138)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2019-03-31
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| Keywords | MRI / 超音波エコーイメージング / ナノ粒子 / 生物工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
一部の微生物において、ガスベシクルと呼ばれる、双円錐型や紡錘体型の特徴的な構造を持つ、蛋白質ナノ粒子が、近年さまざまな生物工学的応用の面で注目されている。特に、原核生物において発現したガスベシクルが、遺伝子コード可能な超音波エコーイメージングやHyperCEST MRIにおける造影剤として機能することが先行研究により示されていたが、ほ乳類細胞における発現手法が確立しておらず、ほ乳類個体へ応用する上で、障害になっていた。コドンをほ乳類細胞での発現のために改変した光合成細菌planktothrix rubescens/agardhii 由来のガスベシクル遺伝子の一部(gvpA, gvpC16, gvpC20, gvpC28)を、Tol2トランスポゾンベクターを用いて、様々な組み合わせで、細胞で発現することにより、ガスベシクル様の蛋白質ナノ粒子をほ乳類細胞内で発現し、その大きさや形を遺伝的に操作する方法を開発した。このほ乳類細胞内で発現したナノ粒子が、超音波エコーイメージングや、Xe-129 HyperCEST MRIにおける遺伝子コード可能な高感度の造影剤として機能することを細胞レベルで示した。本研究において、ほ乳類細胞におけるガスベシクル様の蛋白質ナノ粒子を発現する方法を開発したことで、遺伝子コード可能な超音波エコーイメージング、およびHyperCEST MRI造影剤が実用化可能であることを細胞レベルで示した。将来的には個体レベルで、非侵襲的なイメージング手法であるMRIや超音波エコーイメージングによって、分子細胞レベルの現象を可視化できる可能性を示す成果であり、生物医学研究における広範な応用が期待される。
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