分子・光情報変換ナノメディエータを用いた大容量多重分子センシング

使用分子/光学信息转换纳米介体的大容量多重分子传感

• 批准号: 21H01844
• 负责人: 小倉 裕介
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Osaka University
• 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-21H01844/
• 关键词: ナノメディエータ; DNAナノマシン; 光符号化; FRET

本研究では、多様な分子が関わる大容量情報を効率的に取得する手法の構築をめざし、生体分子情報と光情報の間に介在し、これらの変換を行なうナノメディエータを開発し、多重分子センシングにおける能力を明らかにすることを目的とする。研究課題として、1.光DNAナノマシンを用いた分子検出に伴うDNA構造操作法の構築、2.フェルスター共鳴エネルギー移動（FRET）ネットワークによる光符号化法の開発、3.ナノメディエータを用いたセンシング/イメージングの評価の3つを進めていく。今年度は、数値計算と実験により光符号化法の実証と高機能化を進め、多重分子センシングにおける基本的なデータを蓄積した。まず、DNA構造体により実装した符号化器を用いて、分子入力に応答して蛍光スペクトルが変化することを実験的に示した。また、エネルギー移動のモデルに基づく動作シミュレーションを行い、符号化光の識別アルゴリズムを適用することにより、各符号が識別可能であることを確認した。さらに励起スペクトルを識別情報として用いる新たな手法を検討し、蛍光スペクトルと同等の性能が得られることがわかった。励起スペクトルの測定においては検出側での分光が不要であり、システムを簡便化できる可能性がある。次に、これまでの成果をもとに、ナノメディエータを用いて２種類の分子を同時検出する系を設計した。この系を実装して実験を行い、検出対象分子の相対濃度を推定できることを示した。これにより多重分子センシングにおける基本機能を確認できた。また、腫瘍イメージングへの応用について検討を進めた。

This study aims to establish a method for obtaining large amounts of information about molecular communication, and to improve the efficiency of molecular communication between living organisms and optical information. Research topics: 1. Construction of DNA structure manipulation method for molecular identification in optical DNA; 2. Development of optical symbolization method for FRET generation; 3. Evaluation of molecular identification in optical DNA structure; 3. Development of optical symbolization method for optical DNA structure. This year, the number of calculations, the implementation of optical symbolization, the advancement of high functionality, and the accumulation of basic data. The DNA construct is a symbol of the DNA molecule and the DNA molecule is a symbol of the DNA molecule. For example, if a symbol is identified, the symbol may be identified. For example, if you want to use a new method, you can use the same method to search for information. It is possible to simplify the measurement of excitation parameters and spectra on the output side. The second is the design of two kinds of molecules This system is implemented to detect the relative concentrations of target molecules. The basic function of the multi-molecular system is confirmed.また、肿疡イメージングへの応用について検讨を进めた。

项目成果

A wavelength-selectively excitable fluorescence system based on FRET towards photonically addressable nanoscale light sources

基于 FRET 的波长选择性可激发荧光系统，用于可光子寻址的纳米级光源

• 发表时间: 2022
• 作者: Yusuke Ogura;Keita Hayashi;Takehiro Mori;Suguru Shimomura;Takahiro Nishimura;Jun Tanida
• 通讯作者: Jun Tanida

蛍光の光アドレシングと符号化

荧光光寻址和编码

• 发表时间: 2022
• 作者: 中山 大輝;毛利真一郎;福田安莉;高林佑介;正直花奈子;三宅秀人;荒木努;小倉 裕介，林 啓太，下村 優，西村 隆宏，谷田 純
• 通讯作者: 小倉 裕介，林 啓太，下村 優，西村 隆宏，谷田 純

Experimental Verification of Fluorescence Tags Using FRET Networks Responding to Molecular Inputs

使用响应分子输入的 FRET 网络对荧光标签进行实验验证

• 发表时间: 2022
• 作者: Keita Hayashi;Yusuke Ogura;Suguru Shimomura;Takahiro Nishimura;Jun Tanida
• 通讯作者: Jun Tanida

FRETネットワークを用いた蛍光タグの識別性能評価

利用FRET网络评估荧光标签的识别性能

• 发表时间: 2021
• 作者: Lichtenegger Antonia;Baumann Bernhard;Yasuno Yoshiaki;林 啓太，小倉 裕介，下村 優，西村 隆宏，谷田 純
• 通讯作者: 林 啓太，小倉 裕介，下村 優，西村 隆宏，谷田 純

Addressing of fluorescence signals by spectral encoding

通过光谱编码寻址荧光信号

• 发表时间: 2022
• 作者: Yusuke Ogura;Keita Hayashi;Suguru Shimomura;Takahiro Nishimura;Jun Tanida
• 通讯作者: Jun Tanida