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

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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。