In vivo nanoparticle imaging: organelle encapsulation into bacterial membrane vesicles

体内纳米颗粒成像：细胞器封装到细菌膜囊泡中

• 批准号: 22K19915
• 负责人: 田代 陽介
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Shizuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19915/
• 关键词: 膜小胞; ガス小胞; 超音波; BRET; 微粒子; オルガネラ

細菌から細胞外に放出される直径約100 nmの微粒子である膜小胞は、宿主細胞へ病原因子を運搬する機能を有しており、多くの重篤感染症において重要な役割を担っている。膜小胞と疾病との関連性を理解するためには、細菌から放出された膜小胞を非侵襲で生体深部まで可視化する技術の確立が必要である。また、膜小胞は抗原や免疫誘発因子を細胞に送達する機能を有することから、生産性・安全性・安定性に優れたワクチン担体としても注目を浴びている。ワクチンの安全性評価・免疫獲得機構解明、さらにはドラッグデリバリー媒体の有用性評価においても、接種後における膜小胞の生体内動態の理解は非常に重要な情報となり得る。以上の背景から、生体深部に存在する膜小胞を非侵襲で可視化する技術構築を本研究の目的とした。その達成に向け、超音波と蛍光検出を併用した生体内での膜小胞イメージング技術の創出を目指した。細菌のオルガネラであるガス小胞は、疎水性タンパク質で構成され、内部には細胞質に溶解している気体が充填されている。ガス小胞は超音波共鳴効果を有しており、超音波画像法の造影剤として有用である。さらに発光タンパク質と蛍光タンパク質複合体の発光共鳴エネルギー移動(BRET)により、基質添加で生体透過性の高い長波長光を発することが可能である。初年度では、膜小胞内へのガス小胞と発光タンパク質封入の検討を行った。大腸菌にガス小胞を形成させることは可能であったものの、膜小胞内への封入にはさらなる検討が必要であった。一方、発光検出用の膜小胞作製においては、大腸菌の主要外膜タンパク質であるOmpAに発光タンパク質と蛍光タンパク質を連結させ、長波長光を発する膜小胞を取得した。

Bacteria release particles about 100 nm in diameter outside the cell, and membrane vesicles and host cells are responsible for the transport of pathogenic factors, which are important in many serious infections. It is necessary to establish techniques for understanding the relationship between membrane cells and diseases and for visualizing membrane cells without invasion by bacteria. The membrane antigen and immune elicitor can be delivered to the cells in a functional manner, such as productivity, safety and stability. The safety assessment of vaccination and the evaluation of the usefulness of vaccination media are very important information for understanding the dynamics of membranous cells in vivo after vaccination. The objective of this study is to construct a noninvasive visualization technique for the presence of membrane cells in the deep part of the organism. The aim of this paper is to develop a new technology for the treatment of membrane cells in vivo by combining ultrasonic and optical detection. The bacteria are composed of small cells and water, and the cytoplasm is dissolved and filled in. The ultrasonic resonance effect of small cells is very useful, and the ultrasonic imaging method is very useful. In addition, it is possible to increase the transmission of high, medium and long wavelength light due to the addition of a matrix to the optical resonance shift (BRET) of the organic complex. In the early years, the membrane cells were isolated from the membrane cells, and the membrane cells were isolated from the membrane cells. E. coli cell formation is possible, and cell encapsulation is necessary. The membrane cell for light emission is obtained from the membrane cell for the main outer membrane of Escherichia coli.

项目成果

緑膿菌バイオフィルムのライフサイクルと膜小胞産生の連関

铜绿假单胞菌生物膜生命周期与膜囊泡产生之间的联系

• 发表时间: 2023
• 作者: 菅野美月;二又裕之;田代陽介
• 通讯作者: 田代陽介

Bacterial membrane vesicles with multiple lipid bilayers: vesicles harboring organelle-like structures

具有多个脂质双层的细菌膜囊泡：含有细胞器样结构的囊泡

• DOI: 10.1093/bbb/zbac066
• 发表时间: 2022
• 期刊: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry
• 作者: 西村宜之;土屋渉;平山隆志;山崎俊正;Noriyuki Nishimura;Yosuke Tashiro
• 通讯作者: Yosuke Tashiro

緑膿菌バイオフィルムのライフサイクルに関与する因子と膜小胞産生の連関

铜绿假单胞菌生物膜生命周期相关因素与膜囊泡产生的关系

• 发表时间: 2022
• 作者: 菅野美月;二又裕之;田代陽介
• 通讯作者: 田代陽介

細菌が放出する膜小胞の免疫誘導とワクチンへの応用

细菌释放膜囊泡的免疫诱导及疫苗应用

• 发表时间: 2022
• 作者: 竹井奎多;高原翠夏人;今泉昌慶;二又裕之;中尾龍馬;田代陽介
• 通讯作者: 田代陽介

生体内微粒子モニタリングに向けた透過性の高い”光る”膜小胞の作製

生产用于体内颗粒监测的高渗透性“发光”膜囊泡

• 发表时间: 2022
• 作者: 木本万結;小根山千歳;中尾龍馬;二又裕之;田代陽介
• 通讯作者: 田代陽介