2013 Fiscal Year Annual Research Report
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24000011
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
熊谷 泉 東北大学, 大学院工学研究科, 名誉教授 (10161689)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
梅津 光央 東北大学, 大学院工学研究科, 准教授 (70333846)
浅野 竜太郎 東北大学, 大学院工学研究科, 准教授 (80323103)
津本 浩平 東京大学, 大学院工学系研究科, 教授 (90271866)
田中 良和 北海道大学, 大学院先端生命科学研究院, 准教授 (20374225)
真壁 幸樹 山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (20508072)
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| Project Period (FY) |
2012-05-29 – 2017-03-31
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| Keywords | 分子認識 / タンパク質 / ナノバイオ / バイオテクノロジー / 抗体 |
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| Research Abstract |
本研究では、様々な分子構造を認識でき得るタンパク質の抗体分子に着目し、その機能抗体断片を構成要素として接合対象素材によらず素材間をナノレベルで正確に接合・アセンブリ制御できるバイオインターフェイス分子を創出するプラットフォーム技術を開発する。
そのために、本年度は下記の研究を行った。
(1)diabody型二重特異性抗体の構造解析
diabody型二重特異性抗体の小角X線散乱を測定し、二重特性抗体のドメイン配向設計の違いが散乱パターンにも現れることが分かった。そこで、タンパク質モデリングソフトウェアを用いて抗体断片の既知な結晶構造からdiabody型二重特異性抗体の構造を予測し、予測構造から小角X線散乱パターンをシミュレートした。その結果、予測された構造で実測の小角X線散乱をある程度再現できることが分かった。また、昨年度作製したがん細胞とリンパ球を架橋するdiabody型二重特異性抗体の結晶の作製を試みたところ、微結晶レベルであるが結晶形成が観測された。
(2)工学材料特異的抗体断片の構造解析
昨年度に求めたNMR解析に必要な抗体濃度を用いて、酸化亜鉛表面に特性を有する抗体断片の炭素, 窒素, 水素の化学シフト値を帰属することに成功した。そして、亜鉛イオンに対する抗体の結合挙動をNMRで追跡する系を構築することができた。
(3)二重特異性抗体の機能解析
示差走査熱量測定によるタンパク質の構造安定性評価及び表面プラズモン共鳴と等温滴定カロリーメータを用いた標的分子への結合評価技術を用いて、diabody型二重特異性抗体の機能解析を行った。その結果、フォーマットの違いが蛋白質の構造安定性と標的分子結合特性に与えることが分かった。材料表面特異的抗体を用いた二重特異性抗体も作製し、粒子間の架橋速度を用いることによってその結合強度を評価できることも分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
タンパク質の結晶化は、当初と比較して進捗が遅れているが、タンパク質のモデリングと小角X線散乱法の組み合わせて必要最小限の情報は得られることが分かったため、本来の研究計画には支障なく行うことができている。また、特定材料表面に結合性を持つ抗体のNMR解析も順調に進んでおり、それを用いた二重特性抗体の作製とその抗体を用いた粒子間の架橋にも成功しているため、研究は予定通り遂行できると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで作製した二重特異性抗体に対して物性としての機能・構造評価と利用に沿った機能評価の相関を取っていく。がん細胞とリンパ球を繋ぐ二重特異性抗体に関しては、二重特異性抗体の配向構造・結合機能などの物性パラメータと細胞傷害機能との相関を取ることによって、最適なインターフェイス分子の提案を行う。そして、ナノ材料間を繋ぐ二重特異性抗体に関しては、抗体の構造・機能と形成されるナノアセンブリ体の相関を取ることによって、目的構造をとる抗体の指標化を行う。さらに、形成されたアセンブリ体の構造と機能の相関も取ることにより、最適な機能を持つ構造特性を明らかにしていく。
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[Journal Article] Molecular Motor-Powered Shuttles along Multi-walled Carbon Nanotube Tracks2014
Author(s)
Aurélien Sikora, Javier Ramón-Azcón, Kyongwan Kim, Kelley Reaves, Hikaru Nakazawa, Mitsuo Umetsu, Izumi Kumagai, Tadafumi Adschiri, Hitoshi Shiku, Tomokazu Matsue, Wonmuk Hwang, Winfried Teizer
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Journal Title
Nano Letters
Volume: 14
Pages: 876-881
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Rapid and Sensitive Detection of Brain-Derived Neurotrophic Factor with a Plasmonic Chip2013
Author(s)
Keiko Tawa, Mari Satoh, Koichi Uegaki, Tomoko Hara, Masami Kojima, Hiroyuki Aota, Yoshiki Yokota, Takahiko Nakaoki, Mitsuo Umetsu, Hikaru Nakazawa, Izumi Kumagai
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Journal Title
Japanese Journal of Applied Physics
Volume: 52
Pages: 06GK01-1-06GK01-5
DOI
Peer Reviewed
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[Book] 進化分子工学2013
Author(s)
梅津 光央、中澤 光、服部 峰充
Total Pages
424 (27-37)
Publisher
エヌ・ティー・エス
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