Research and development of real-time microscopic analysis technique for investigating protein-aggregation process

研究蛋白质聚集过程的实时显微分析技术的研究与开发

• 批准号: 20H02608
• 负责人: 若松 孝
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Ibaraki National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02608/
• 关键词: タンパク質凝集; 凝集化プロセス; リアルタイム分析; 光散乱; 顕微分析; タンパク質; ナノ粒子; 凝集体; 相分離

タンパク質凝集の評価指標となる拡散係数と構造パラメーター（フラクタル次元）を正確に分析できるように、ピンホールと回折格子を用いて顕微分析用対物レンズとサンプル、及び前方散乱光(F-LS)の平行化レンズとCMOS検出器の各位置調整を行い、最適な光学系を構築した。テストサンプルに繊維状構造のパラフィンシート（～30μmt）を用い、F-SLS計測により繊維状構造体を評価したところ、フラクタル次元の値は、集光照射と球面レンズの組合せ条件で最も小さく(0.61±0.02)、平行光照射とシリンドリカルレンズの組合せが予想値(0.85～1.0）に近い値(0.88±0.01)を示した。集光照射下でも散乱光のコリメート化にシリンドリカルレンズを用いた方が、評価値が予想値に近く(0.76±0.02)、改善されることが分かった。電解質塩(NaCl)の添加による、ポリスチレン標準粒子(30nm，50nm, 100nm)の凝集、及びリゾチームの結晶化前形成凝集を開発装置でリアルタイム分析した。異なる添加塩濃度の条件下でF-LS動画撮影によりF-DLSとSLSの同時計測し解析した。塩濃度が高い場合、凝集体の拡散係数は直ぐに減少し、フラクタル次元の値は徐々に増加する傾向が共通して見られ、電解質イオンの過飽和作用による、サイズと構造密度が増す凝集化を確認した。一方、糖鎖分子によるレクチンタンパク質の架橋反応凝集化と比べて、電解質イオンによるポリスチレンとリゾチームの凝集体の拡散係数とフラクタル次元は、経時的に変動(揺らぎ)が大きく、溶液中で不均一に凝集体が形成されていることが分かった。塩イオンの過飽和によるコロイド凝集化の場合、拡散が主な要因であり、局所的な相分離が生じて微細な溶液構造が形成されたと推定される。なお、研究成果を国内学会で発表し、その一部に関し論文投稿の準備中である。

The evaluation index of aggregation, dispersion coefficient and structure of CMOS detector are used for accurate analysis, and the optimal optical system is constructed. The minimum value of the combination of concentrated light irradiation and spherical light irradiation is (0.61±0.02). The maximum value of the combination of parallel light irradiation and spherical light irradiation is (0.85~1.0). The maximum value of the combination is (0.88±0.01). Under concentrated light irradiation, the evaluation value of scattered light is close to the expected value (0.76±0.02), and the improvement value is close to the expected value. Agglomeration of electrolyte (NaCl) standard particles (30nm, 50nm, 100nm), and aggregation before crystallization F-LS animation analysis under different additive concentration conditions, F-DLS and SLS simultaneous measurement and analysis When the concentration is high, the dispersion coefficient of the aggregate decreases, the value of the aggregate increases, and the supersaturation of the electrolyte increases. In one aspect, the sugar chain molecules are mixed, the bridging of the substance is reversed, the aggregation ratio is changed, the electrolyte is mixed, the dispersion coefficient of the aggregate is changed, and the heterogeneous aggregate is formed in solution. In the case of supersaturation, dispersion is the main reason for the formation of fine solution structure. The research results are presented to the domestic society, and a related paper is being prepared.

项目成果

前方静的・動的光散乱のリアルタイム計測によるリゾチーム凝集化分析

使用实时正向静态和动态光散射测量进行溶菌酶聚集分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 若松孝;尾形慎;植英規
• 通讯作者: 植英規

前方光散乱瞬時計測による糖鎖‐レクチン架橋反応凝集のダイナミック評価

利用瞬时前向光散射测量动态评估糖链-凝集素交联反应聚集

• 发表时间: 2021
• 作者: 若松孝;小野田崇司;植英規;尾形慎
• 通讯作者: 尾形慎

特許権

专利权

• 发表时间: 2018

タンパク質凝集に高感度な前方静的・動的光散乱の同時計測技術の開発(II)

对蛋白质聚集具有高灵敏度的同时正向静态和动态光散射测量技术的开发（二）

• 发表时间: 2022
• 作者: 若松孝;尾形慎;植英規
• 通讯作者: 植英規

時間分解前方光散乱測定による糖鎖-レクチン架橋凝集のダイナミクス

通过时间分辨前向光散射测量进行聚糖-凝集素交联聚集的动力学

• 发表时间: 2021
• 作者: 尾形慎;小野田崇司;植英規;若松孝
• 通讯作者: 若松孝