虹色発光線虫に基づく生きた総合病院・環境診断センターの創成

创建基于虹彩线虫的活体综合医院和环境诊断中心

基本信息

批准号：
21H04948
负责人：
金誠培
金额：
$ 27.04万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究年度中、発光線虫技術に向けた基礎から応用に至る研究課題の解決に努力した。まず基礎発光材料として、多彩な発光基質の有機合成を行った。例えば、Sシリーズ、Cシリーズ、Kシリーズの多様なセレンテラジン系の発光基質を合成し、発光プランクトン由来の発光酵素、発光シイタケ由来の発光酵素、一分子型生物発光プローブなどに適用することで、一連の高輝度、多色発光システムを開発した。Kシリーズ発光基質に基づく発光システムを4種類の一分子型生物発光プローブと組み合わせることにより、４つの異なる動物細胞内の信号伝達を同時に測定する研究を行い、その成果をSci Repに報告した。またSとCシリーズ発光基質をベースに「発光シグネチャー」という新概念の発光システムを開発することができた。この手法は、各発光酵素が発光基質と反応して生み出す「発光スペクトル」や「発光輝度の違い」に、それぞれ区別される独特な個性（発光シグネチャー）があることを発見した。そのシグネチャーを違いを活用すれば、発光信号間の干渉のないマルチカラーイメージングができる。よって、マルチプラックスイメージング分野において重要な技術的な難関を突破できた。この成果を纏めIJMSに2報発表した。他にも、性ホルモン様化学物質のBRETイメージングプローブの開発、蛋白質間の相互作用を可視化する高輝度分子歪みセンサー、近赤外線（NIR）にいけばいくほど明るくなる発光システムを開発してそれぞれ3報の論文発表をした。また、モデル生物として線虫に用いられるCa２＋やMg2+の蛍光イメージングセンサーを開発して、線虫内の2価イオン分布のイメージング研究を行った。これらの研究結果を基に、17件の研究論文（うち、5件の国際共著論文）、25件の学会発表、2本の単行本（Springer Nature）出版、2件の知財登録の成果を得た。

在这一年的研究中，我们努力解决发光线虫技术从基础到应用的研究问题。首先，我们进行了各种发光底物作为基础发光材料的有机合成。例如，通过合成S系列、C系列、K系列等多种腔肠素发光底物，并将其应用于发光浮游生物发光酶、发光香菇发光酶、单分子生物发光探针等，开发出一系列基于腔肠素的发光底物。我们开发了一种高亮度、多色发光系统。通过将基于K系列发光底物的发光系统与四种单分子生物发光探针相结合，我们进行了同时测量四种不同动物细胞中信号转导的研究，并向Sci Rep报告了结果。此外，我们还能够基于S和C系列发光基板开发出一种新概念的发光系统，称为“发光特征”。该方法发现，每种发光酶在“发射光谱”中都有其独特的特征（发光特征），并且在与发光底物反应时产生“发光亮度差异”。通过利用它们特征的差异，可以实现发光信号之间没有干扰的多色成像。因此，我们能够克服多重成像领域的一个重要技术障碍。我们总结了这些结果并在 IJMS 上发表了两份报告。此外，我们还开发了一种用于性激素类化学物质的 BRET 成像探针、一种可可视化蛋白质之间相互作用的高强度分子应变传感器，以及一种进入近红外 (NIR) 时会变得更亮的发光系统提出了有关该主题的论文。此外，我们还开发了以线虫为模型生物的Ca2+和Mg2+荧光成像传感器，并对线虫体内二价离子的分布进行了成像研究。基于这些研究成果，我们发表了 17 篇研究论文（包括 5 篇国际合作论文）、25 篇会议报告、2 本书（Springer Nature）出版物和 2 项知识产权注册。