可逆的ナノ粒子集積を用いたタンパク質の超マルチカラー・高感度イメージング基盤

使用可逆纳米颗粒组装的超多色和高灵敏度蛋白质成像平台

• 批准号: 21H01722
• 负责人: 太田 誠一
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01722/
• 关键词: 蛍光ナノ粒子; DNAナノテクノロジー; バイオイメージング; バイオマーカー; マルチ検出; 集積体; 超マルチカラーイメージング; 画像診断

本研究では、DNAをリンカーとして用いた独自の技術により、タンパク質マーカーに結合した抗体上で蛍光ナノ粒子を集積化し、高輝度のラベル化を実現する。さらに、観察後に粒子を抗体から切り離せるよう設計を行うことで、次の標的を同様にラベル化し、一つの色を用いて複数の標的タンパク質をラベル化することを可能とする。これにより、m色の粒子を用いてn回の観察サイクルを繰り返すことで、m×n色の超マルチカラーイメージングを実現することを目指す。昨年度の検討で、イメージング用ラベルのビルディングブロックとなる有機半導体ポリマー蛍光ナノ粒子(Pdot)の合成、及び粒子表面への一本鎖DNAの修飾方法を確立することができた。これを踏まえ2022年度は、DNAを介した細胞膜の表面マーカー上におけるPdotの集積による、高輝度ラベル化の検討を行った。まず表面マーカーCD19に対する抗体に一本鎖DNAを修飾し、修飾の成功をUV-vis、FT-IRによって確認した。続いて、得られたDNA修飾抗CD19抗体でヒトＢ細胞白血病細胞由来細胞株Nalm-6をラベル化した後、一本鎖DNA修飾Pdotと、両者と相補的な配列を有するリンカーDNAとを加えることで、抗体上にPdotを結合させた。このプロセスを繰り返すことで、CD19に結合した抗体上に、Pdotの集積を行った。ラベル化前後のNalm-6を共焦点顕微鏡で観察した結果、Pdotの集積回数が増えるのに伴い、細胞膜上での蛍光強度が顕著に増加していく様子が観察された。さらにフローサイトメトリーでCD19由来の蛍光強度を評価した結果、蛍光強度は集積回数の増加に伴い上昇し、３回の集積によって輝度が22倍まで上昇することが示された。粒子一つあたりの蛍光輝度自身も、従来法の蛍光色素と比べると大幅に高いため、本手法により従来法と比較して100倍以上の感度上昇が見込まれる。

In this study, DNA was isolated and purified using a unique technique to achieve the aggregation and high brightness of light particles on antibodies. After the detection, the particle antibody is separated from the design, and the secondary target is separated from the design. The color of the target is different from the color of the target. The color of the particle is not only the color of the particle, but also the color of the particle. In the past year, the synthesis of organic semiconductor particles (Pdot) and the modification of an intrinsic DNA on the surface of particles were established. In 2022, the concentration of Pdot on the surface of the cell membrane was studied. CD-19 was successfully modified by UV-vis and FT-IR. DNA modification of anti-CD19 antibody in B cell leukemia cell line Nalm-6 was carried out after DNA modification and complementary DNA binding. This is the first time I've ever seen a CD-19 binding antibody. Nalm-6 before and after polarization was observed by confocal microscopy, and the number of Pdot accumulation was increased, and the intensity of fluorescence on the cell membrane was increased. CD19 was evaluated for the intensity of illumination from the source, and the intensity of illumination increased with the increase of the number of accumulated cycles, and the brightness of the accumulated cycles increased by 22 times. The particle luminosity itself is higher than that of the light pigment in the method, and the sensitivity of the method is higher than that of the method by more than 100 times.

项目成果

粒子の物理化学的性質に着目した光機能性ナノ粒子の医療展開

光功能纳米粒子的医学发展关注粒子的理化性质

• 发表时间: 2022
• 作者: Kentaro Teramura;Shuying Wang;Soichi Kikkawa;Rui Pang;Zeai Huang;Shoji Iguchi;Zheng Wang;Hiroyuki Asakura;Saburo Hosokawa;Tsunehiro Tanaka;太田誠一
• 通讯作者: 太田誠一

細胞表面マーカーの高感度検出に向けた有機半導体ポリマー蛍光ナノ粒子の逐次集積技術の開発

开发有机半导体聚合物荧光纳米粒子顺序集成技术，用于细胞表面标志物的高灵敏检测

• 发表时间: 2022
• 作者: Yoshimoto Shogo;Aoki Sota;Ohara Yuki;Ishikawa Masahito;Suzuki Atsuo;Linke Dirk;Lupas Andrei N.;Hori Katsutoshi;Seiji Yamazoe;前田悠希・中村乃理子・太田誠一
• 通讯作者: 前田悠希・中村乃理子・太田誠一

Development of photo-functional nanoparticles for biomedical applications focusing on particle size and shape"

用于生物医学应用的光功能纳米粒子的开发，重点关注粒径和形状"

• 发表时间: 2021
• 作者: 桐木 友花;田中 祐圭;大河内 美奈;Seiichi Ohta
• 通讯作者: Seiichi Ohta

Controlling physicochemical property of synthetic nanoparticles and its application for the detection of immune-related biomarkers

合成纳米粒子理化性质的控制及其在免疫相关生物标志物检测中的应用

• 发表时间: 2022
• 作者: Seiichi Ohta

有機半導体ポリマーナノ粒子の精密合成を基盤とする新規画像診断ラベルの開発

基于有机半导体聚合物纳米粒子精确合成的新型诊断成像标签的开发

• 发表时间: 2021
• 作者: 中村乃理子;太田誠一
• 通讯作者: 太田誠一