分離化学とAI解析の融合による分子認識科学としてのDNAアプタオミクス

DNA适配体组学作为分离化学与人工智能分析相结合的分子识别科学

• 批准号: 22H02104
• 负责人: 齋藤 伸吾
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: Saitama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02104/
• 关键词: DNAアプタマー; 電気泳動; 機械学習; エクソソーム; in vitro選抜; キャピラリー電気泳動

本研究の目的は「１．高度な分離科学および機械学習によって，アプタマー配列選抜を可能にし，様々な標的物質（タンパク質，エクソソーム，細胞，ウィルス）に対する高機能（高親和性・高選択性・立体構造変化など）なアプタマーを創製すること」また，これを「２．新しい分子認識科学分野“DNA Aptaomics”として確立すること」である。具体的には，1ラウンド-キャピラリー電気泳動（SR-CE）によるDNAアプタマーの選抜技術によって得られる大規模配列データのAI解析によってアプタマー配列データベースを構築する。AI解析としてクラスタリングによる結合能を予測と，ディープラーニングによる選択性を予測する手法を確立する。これにより，本研究の学術的問いである，「分離科学とAI解析の融合によって高機能性アプタマー（分子認識可能な一本鎖DNA）を自在に獲得できるか」に挑戦する。今年度は，HelaおよびHL-60細胞由来のエクソソーム（Exo）に対する1ラウンドキャピラリー電気泳動（SR-CE）選抜法を確立した。具体的にはExoを濃縮-分離するための泳動手法を確立し，二点間検出精密分取法を用いて，ランダムDNAライブラリーとの混合物から選抜操作を行った。その結果，Exoに結合するDNA選抜プールの獲得に成功した。引き続き，次世代シーケンサーによる配列決定，クラスタリングによるアプタマー配列候補の選別およびディープラーニングによるプールの特徴の判別を行った。また，人工分子導入型ライブラリーについては，ナフタレン，シクロデキストリン，フルオロベンゼン，プロピルアミン修飾プライマーの合成に成功し，これらについては整備が完了した。さらに，VEGFタンパク質に対してのSR-CE選抜も完了した。以上のようにDNAアプタマー候補配列の獲得に成功し，次年度に繋がる研究成果を得ることができた。

The objectives of this study are: 1. Highly isolated science and mechanical learning, possible alignment, identification of target substances (high affinity, high selectivity, stereo structure) for high function (high affinity, high selectivity, stereo structure), 2. New molecular cognitive science, DNA Aptaomics, and establishment. Specifically, SR-CE is a technology for selecting DNA from a large array of DNA. AI analysis and selection methods The academic question of this study is: "Separation science and fusion of AI analysis for high functionality (molecular recognition of possible DNA locks) for free access." This year, Hela and HL-60 cells were selected by the method of electrophoresis (SR-CE). The specific method of concentration and separation was established, and the two-point precision separation method was used to select the mixture of DNA. As a result, Exodus was successful in DNA selection. The selection and identification of the characteristics of the candidate for the next generation selection and selection of the candidate for the next generation selection In addition, the synthesis of artificial molecular introduction-type raiblariri rai,,, and In the meantime, VEGF has been selected for quality control and SR-CE. The results of the study were obtained successfully.

项目成果

CEを用いるトロンビン-DNAアプタマー三元錯体の解離速度解析と高阻害活性アプタマーペアの選抜

使用 CE 分析凝血酶-DNA 适体三元复合物的解离率并选择具有高抑制活性的适体对

• 发表时间: 2022
• 作者: Yamagata Kazuhito;Ouchi Kazuki;Marumo Kazuki;Tasaki-Handa Yuiko;Haraga Tomoko;Saito Shingo;Daisuke Saito;常原佑睦，吉本敬太郎，半田友衣子，齋藤伸吾
• 通讯作者: 常原佑睦，吉本敬太郎，半田友衣子，齋藤伸吾

高分子増強キャピラリー等速電気泳動法を用いるHeLa細胞由来エクソソーム結合型 DNAアプタマーの選抜

使用聚合物增强毛细管等速电泳选择 HeLa 细胞来源的外泌体结合 DNA 适体

• 发表时间: 2022
• 作者: Konno An;Ino Kosuke;Utagawa Yoshinobu;Shiku Hitoshi;関優沙，田中直輝，松永光司，半田友衣子，佐藤久，齋藤伸吾
• 通讯作者: 関優沙，田中直輝，松永光司，半田友衣子，佐藤久，齋藤伸吾

cDNAディスプレイを用いる細胞外小胞およびタンパク質を標的とする環状ペプチドアプタマーのCE選抜

使用 cDNA 展示对靶向细胞外囊泡和蛋白质的环肽适体进行 CE 选择

• 发表时间: 2022
• 作者: Nakamura T.;Matsumoto M.;Amano K.;Enokido Y.;Zolensky M. E.;Mikouchi T.;Genda H.;Tanaka S.;Zolotov M. Y.;Kurosawa K. .. Yabuta H. ... et al.;村田歩美，秋智元，村上泰平，半田友衣子，根本直人，齋藤伸吾;村田歩美，齋藤伸吾
• 通讯作者: 村田歩美，齋藤伸吾

Americium(III)/Curium(III) Complete Separation and Sensitive Fluorescence Detection by Capillary and Gel Electrophoresis Using Emissive Hexadentate/Octadentate Polyaminocarboxylate Ligands

使用发射性六齿/八齿聚氨基羧酸盐配体通过毛细管和凝胶电泳实现镅 (III)/锔 (III) 的完全分离和灵敏荧光检测

• DOI: 10.1246/bcsj.20220346
• 发表时间: 2023
• 期刊: Bulletin of the Chemical Society of Japan
• 影响因子: 4
• 作者: Saito Shingo;Haraga Tomoko;Marumo Kazuki;Sato Yoshiyuki;Nakano Yuta;Tasaki-Handa Yuiko;Shibukawa Masami
• 通讯作者: Shibukawa Masami

齋藤研究室HP

斋藤研究所HP