【特集】 蛍光タンパク質の新展開
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マルチカラーイメージングを可能とする蛍光タンパク質プローブの開発
Fluorescent Biosensors with Fluorescent Proteins for Multicolor Imaging

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新野祐介((独)理化学研究所 脳科学総合研究センター 細胞機能探索技術開発チーム 研究員)
岡浩太郎(慶應義塾大学 大学院理工学研究科 基礎理工学専攻 教授)

蛍光タンパク質を利用した遺伝型プローブは,生きたサンプルで細胞内シグナル伝達を解析する上で有用である。本稿では,これらの蛍光センサータンパク質を単一細胞内で2つ,さらに3つ同時に使用したマルチカラーイメージングの実践例ならびに,その実現のために開発した最短波長蛍光センサータンパク質について紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. マルチカラーイメージングに適した蛍光タンパク質
3. Dual FRETイメージング
4. 同時励起・同時検出のDual FRETイメージング
5. 単色の蛍光センサータンパク質を利用したマルチカラーイメージング
6. おわりに


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発光タンパク質による細胞活動リアルタイム観察
Real-time Observation of Cell Activity Using Luminescent Proteins

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小澤岳昌(東京大学 大学院理学系研究科 化学専攻 教授)

細胞活動を担う生体分子のリアルタイム観察技術は,基礎生命科学研究だけでなく医薬品開発や医療診断技術分野から大きな期待が寄せられている。しかし,タンパク質間相互作用や酵素活性など,生体分子の機能を直接可視化することは容易ではない。本稿では,発光タンパク質を利用した生理機能の低侵襲的な可視化技術について概説する。

【目次】
1. はじめに
2. タンパク質再構成法の原理と応用
2.1 2分割GFPを用いたmRNAの可視化
2.2 2分割ルシフェラーゼを用いたタンパク質間相互作用の可視化
2.3 タンパク質核内移行の検出プローブ
2.4 環状ルシフェラーゼを利用したプロテアーゼ活性イメージング
2.5 分割ルシフェラーゼを用いたcAMP検出プローブ
3. おわりに


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膜電位感受性蛍光タンパク質の開発と神経活動観察
Engineering Voltage-sensitive Fluorescent Protein and Monitoring Neuronal Activities

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武藤弘樹((独)理化学研究所 脳科学総合研究センター 神経回路ダイナミクス研究チーム 研究員)
トーマス・クヌェッフェル((独)理化学研究所 脳科学総合研究センター 神経回路ダイナミクス研究チーム チームリーダー)

近年の神経科学・生理学における光学技術は,オプトジェネティクス(Optogenetics)の開発・応用に移行しつつある。オプトジェネティクスが研究へ応用されて,光によって特定の細胞または細胞集団の活動をコントロールすることや観察することが可能になった。一般的に,光によって細胞の活動を観察する蛍光プローブは,細胞の生理的なシグナルを蛍光変化へと変換するための検出タンパク質と蛍光タンパク質の融合により作られたバイオセンサーである。この種のバイオセンサーにおいて,細胞の膜電位を光学的に測定するためのプローブの開発と研究への応用はとても重要であり,また困難ではあるが取り組みがいのあるプロジェクトである。

【目次】
1. はじめに
2. 遺伝子にコード化された膜電位感受性蛍光タンパク質
2.1 タンパク質をベースとした光学プローブ
2.2 初代:膜電位感受性蛍光タンパク質(VSFP1)
2.3 二代目:膜電位感受性蛍光タンパク質(VSFP2)
2.4 VSFP2.1の改良型
3. 膜電位感受性蛍光タンパク質による大脳皮質の活動の可視化
3.1 膜電位感受性蛍光タンパク質の選択
3.2 急性脳スライス標本におけるVSFP2.3の発現と機能確認
3.3 VSFP2.3による大脳皮質の活動の可視化
4. おわりに


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自己励起近赤外蛍光プローブによるがん細胞の光イメージング
In vivo Far-red Luminescence Imaging of Cancer Using a Self-illuminating Fluorescent Probe

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近江谷克裕((独)産業技術総合研究所 生物プロセス研究部門 副研究部門長)

蛍光プローブを生体内で活用する場合,遺伝子レベルで細胞内へ導入し多様な蛍光タンパク質を用いる手法と,低分子を中心とした蛍光物質を生体外から加えて細胞内外の生体情報を得る手法があるが,第3の道として,人工合成した蛍光タンパク質を生体外から加えて生体内の情報を得る手法が模索されつつある。一方,蛍光プローブを用いてがん細胞を見つけようとした場合,最も大きな問題は光が届かなければ励起できない点,および可視光は生体内のヘムタンパク質に吸収され生体内を十分に透過できない点である。筆者らは,生物発光反応を励起光として近赤外線を発する蛍光プローブを開発,これを体外から打ち込み生体内のがん細胞を検出する手法を開発した。以下に開発した自己励起近赤外蛍光プローブを紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. 励起光としての発光タンパク質
3. ウミホタルルシフェラーゼ
4. 自己励起近赤外蛍光タンパク質
5. がん標識抗体融合自己励起近赤外蛍光プローブ


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蛍光タンパク質を用いた白血病分子標的治療薬の効果判定技術
Evaluation of the Efficacy of Molecular Target Drugs for CML by the GFP-based Technology

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大場雄介(北海道大学 大学院医学研究科 病態医科学分野 准教授)

蛍光タンパク質の応用にノーベル賞が与えられたことは記憶に新しいが,これまでその使用は純粋な基礎生物学分野に限られたものであった。今回筆者らは,蛍光タンパク質を白血病分子標的治療薬の効果判定技術に世界で初めて応用した。本技術は治療開始前に白血病細胞の薬剤感受性を検査可能で,安全で効率的な分子標的治療につながる一歩として期待される。

【目次】
1. がんと分子標的治療薬
2. 慢性骨髄性白血病とイマチニブ
3. 診断法開発のための技術基盤
3.1 緑色蛍光タンパク質GFP(green fluorescent protein)
3.2 フェルスター共鳴エネルギー移動FRET(Förster resonance energy transfer)
4. Pickles(Phosphorylation indicator of CrkL en substrate)
4.1 設計
4.2 諸元
4.3 Picklesを用いてできること
4.4 Picklesが解いた謎
4.5 患者細胞での薬効評価の実際
4.6 今後の課題
5. おわりに


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BIO R&D

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皮膚におけるD-アミノ酸の存在とその生理活性
Presence of Free D-Amino Acids in the Skin and Their Physiological Functions

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芦田豊((株)資生堂 リサーチセンター 主任研究員)
東條洋介((株)資生堂 リサーチセンター 研究員;九州大学 大学院薬学府 研究生)
島田正一郎((株)資生堂 リサーチセンター 研究員)
岡村智恵子((株)資生堂 リサーチセンター 研究員)
三田真史((株)資生堂 フロンティアサイエンス事業部)
浜瀬健司(九州大学 大学院薬学研究院 生体分析化学分野 准教授)

D,L-アミノ酸二次元HPLC高感度一斉分析装置を用いて,ヒト角層中に微量の遊離D-アミノ酸が存在することを確認した。その中の一つ,遊離D-アスパラギン酸は正常ヒト皮膚培養細胞においてコラーゲン産生促進作用,抗酸化作用を示し,加齢により組織中含量が低下した。また,経口摂取によりヒト角層中遊離D-アスパラギン酸量が増加したことから,美容をターゲットとした機能性食品としての利用が期待される。

【目次】
1. はじめに
2. D,L-アミノ酸高感度一斉分析装置
3. 角層中および食品中D-アミノ酸分析
4. 角層中D-アスパラギン酸の存在と生理活性
5. 食品中D-アスパラギン酸の存在
6. おわりに


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含水低品位グリセリンからの基礎化学物質の製造
Production of Base Chemicals from Low Grade Glycerol

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多湖輝興(北海道大学 大学院工学研究院 有機プロセス工学部門 准教授)
吉川琢也(北海道大学 大学院工学研究院 有機プロセス工学部門 博士後期課程)
増田隆夫(北海道大学 大学院工学研究院 有機プロセス工学部門 教授)

バイオマスからの石油関連の基礎化学物質合成は,石油代替と炭酸ガス排出量削減だけでなく,炭素の固定化の観点からも非常に重要な技術である。本稿では,粗製グリセリンを含めた低品位グリセリンからの基礎化学物質合成について解説する。

【目次】
1. はじめに
2. 酸化鉄触媒によるバイオマス廃棄物からの基礎化学物質合成
3. グリセリンからの基礎化学物質合成反応
3.1 反応機構
3.2 粗製グリセリンからの基礎化学物質合成
4. おわりに


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連載 メディカルバイオ・マネージメント(第5回)

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先端医療実現に向けた産官学提携
Advanced Medical Innovation and Private Public Partnership

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江上美芽(東京女子医科大学 先端生命医科学研究所 客員教授 チーフ・メディカルイノベーションオフィサー)

ライフイノベーションという社会価値創出をゴールとする先端医療開発は,日本に優れた基礎研究・基盤技術があり,かつ有能な医師が臨床現場に存在しながら海外に遅れを取ってきた分野である。医工融合の細胞シート工学再生医療研究を事例とし,産官学の横断的連帯の下で科学技術振興政策を産業政策に連動させる方策を議論する。

【目次】
1. 国家ビジョンとしてのライフイノベーション(社会価値創出)の選択
2. 「細胞シート工学」再生医療研究のイノベーション創出活動
2.1 世界が注目する基盤科学技術
2.2 「細胞シート工学」再生医療の産官学研究拠点形成と治療開発
2.3 イノベーション創出拠点としての産官学連携活動の実際
2.3.1 「人」「共通言語」を作る
2.3.2 産学融合研究の「場」「先駆者コミュニティ」を作る
2.3.3 研究早期にイノベーションの「事業計画と開発運営体制」を作る
2.3.4 産官学「コンソーシアム」へ熟成させる
2.3.5 世界に繋がる「国際ネットワーク」拠点化を図る
3. 米国での再生医療推進に向けた一連の産官学連携策
4. 欧州での再生医療推進に向けた一連の産官学連携策
5. 日本の再生医療・先端医療実現に向けた5つの打ち手


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BIO BUSINESS

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食品検査キットおよびサービス市場
Market of Food Test Kit and its Service Business

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【目次】
1. 概要
2. 市場動向
3. 企業動向
3.1 食品検査受託サービス
3.2 簡易食品検査キット


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BIO PRODUCTS

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リボース
Ribose

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【目次】
1. 概要
2. 生産動向
3. 需要動向
4. 価格






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