超高感度-核磁気共鳴分子プローブを用いた生体内レポーターアッセイ系の構築

本研究課題では生物個体深部における目的遺伝子の発現解析を実現するレポーターアッセイ系の構築を目指して研究を遂行した。 生物個体におけるレポーターアッセイ系構築を実現する手法として、生体深部を非侵襲的に観測できる核磁気共鳴法(NMR)に着目した。NMRの原理的な検出感度の低さを動的核偏極法(DNP)と呼ばれるNMR高感度化技術によって克服することとした。しかしながら、多くの場合、DNPによって人工的に作られた高感度化シグナルは溶液状態において直ちに失われてしまうという実応用上の問題点がある。そこで本研究では、高感度化維持時間の大幅な改善を基質の分子構造レベルで試み、DNPを用いる高感度化レポーターアッセイ系構築の達成を目指した。特に、高感度化維持時間に大きな影響を与える分子構造とダイナミクスの理解を目指して研究を展開した。当該年度は、これまでに取得したペプチド型分子プローブの設計指針に基づいて開発したオリゴペプチド型超高感度NMR分子プローブの生体応用実験を進行させた。開発したオリゴペプチド型NMR分子プローブを用いて生体内で分子プローブが受ける代謝を観測することに成功した。この結果は、これまで生体内で用いることができないと考えられてきた分子量が大きなオリゴペプチドも適切な分子設計を施せば、生体応用可能な超高感度NMR分子プローブとして展開できることを実証するものであり、将来的には超高感度NMR分子プローブの分子構造の幅を大きく広げる可能性がある。

本研究課題では生物個体深部における目的遺伝子の発現解析を実現するレポーターアッセイ系の構築を目指して研究を遂行した。 生物個体におけるレポーターアッセイ系構築を実現する手法として、生体深部を非侵襲的に観測できる核磁気共鳴法(NMR)に着目した。NMRの原理的な検出感度の低さを動的核偏極法(DNP)と呼ばれるNMR高感度化技術によって克服することとした。しかしながら、多くの場合、DNPによって人工的に作られた高感度化シグナルは溶液状態において直ちに失われてしまうという実応用上の問題点がある。そこで本研究では、高感度化維持時間の大幅な改善を基質の分子構造レベルで試み、DNPを用いる高感度化レポーターアッセイ系構築の達成を目指した。特に、高感度化維持時間に大きな影響を与える分子構造とダイナミクスの理解を目指して研究を展開した。当該年度は、これまでに取得したペプチド型分子プローブの設計指針に基づいて開発したオリゴペプチド型超高感度NMR分子プローブの生体応用実験を進行させた。開発したオリゴペプチド型NMR分子プローブを用いて生体内で分子プローブが受ける代謝を観測することに成功した。この結果は、これまで生体内で用いることができないと考えられてきた分子量が大きなオリゴペプチドも適切な分子設計を施せば、生体応用可能な超高感度NMR分子プローブとして展開できることを実証するものであり、将来的には超高感度NMR分子プローブの分子構造の幅を大きく広げる可能性がある。