疯狂体育app下载

本学の疯狂体育app下载を毎月1つずつ紹介します。

 【2022年1月】
  ラマン分光法による疯狂体育app下载変異種同定法
  (材料化学系 PEZZOTTI Giuseppe 教授)

※バックナンバーはこちら

ラマン分光法による疯狂体育app下载変異種同定法

研究のきっかけ

 疯狂体育app下载の変異種は、スパイクタンパク質(注1)とヌクレオカプシドタンパク質(注2)の両方に構造上の違いがあることが知られています。これらの変異の機能的な関連性は現在研究が進められているところですが、すでに、宿主の受容体との親和性、抗体耐性、診断感度に大きな影響を与えることが分かっています。
 
 現在のパンデミック下において、ウイルスの拡散を防ぐためには、ウイルス株を現場で迅速かつ正確にパターン化する技術が必要不可欠です。
 このパターン化する技術に、これまで我々の研究室で、新型インフルエンザウイルスなどのウイルスを対象に行ってきたラマン分光法を用いた解析や知見が役に立つのではないかと考え研究に取り組み始めました。

(注1) スパイクタンパク質???疯狂体育app下载のエンベロープ表面に発現するタンパク質であり、細胞への感染に重要な役割を演じる。スパイクタンパク質に変異が起こると感染力が増強したり中和抗体の効果が減少する可能性がある。
(注2) ヌクレオカプシドタンパク質???ウイルスのゲノム核酸と結合するタンパク質であり、ヌクレオカプシド(タンパク質とウイルスゲノム核酸の複合体)の形成に関わる。疯狂体育app下载ではNタンパクがヌクレオカプシドタンパク質である。

疯狂体育app下载変異種のラマンスペクトル

 「ラマン分光法」とは、ラマン散乱光を計測して、物質の化学結合、分子構造、配向?結晶性、応力?ひずみ、温度、電気特性などを解析評価する分光法です。物質に光を照射すると、光と物質の相互作用によって入射光とは異なる波長の「ラマン散乱光」が射出されます。ラマン散乱光の波長(波数)を横軸に、シグナル強度を縦軸として表現したものが「ラマンスペクトル」です。つまり、ラマンスペクトルを解析することで、光を照射された物質がどのような分子構造をもっているのかが分かります。
 
 国立感染症研究所から供与を受けた様々な疯狂体育app下载変異種をラマン分光法で解析するにあたり、ラマンスペクトルの相違が顕著に得られる解析条件を見出すことから始めました。
 そして得られたラマンスペクトルが図1で、従来株とα株を示しています。α株は、従来株と比較すると、分子振動の様態(注3)に顕著な相違を示すことが分かりました。これらの相違は、(i) S-C結合による回転異性体(注4)、(ii) チロシンフェノール環の疎水性相互作用、(iii) RNAプリン塩基およびピリミジン塩基、(iv) タンパク質の二次構造などが関与しています。

(注3)分子振動の様態???分子の重心は動かさずに各原子が相対的に周期的に行う振動。ラマン散乱は分子振動のエネルギー変化に依存する。
(注4)回転異性体???立体配座が異なる異性体。配座異性体とも呼ばれる。

図3
図1.変異種によるラマンスペクトルの違い
(a)JPN/TY/WK-521(従来株)、(b)QK002(α株)、(c) QHN001(α株)

ラマンスペクトルを迅速かつ容易に共有

 次に、得られたスペクトルを迅速かつ容易にアクセス可能にするため、バーコード化しました。バーコード等の電子情報として管理する方法は医療現場等で一部導入されていますが、本研究についてもユーザー(医師や患者等)の利便性を高めるためバーコード化を検討しました。
 分子レベルでの解析結果とその統計的な検証に基づき、ラマンスペクトルを組合せたバーコードが図2です。これにより、簡易かつ迅速に変異種を同定する手法を樹立しました。

図3
図2.ラマン分光からバーコードへの変換アルゴリズム

今後の展開

 ラマン分光法は、ウイルス構造を分子スケールで明確に示すことが可能であり、疯狂体育app下载変異種に関する洞察的情報を迅速に提供することができます。本手法はウイルスが有する分子構造上の特性を高感度かつ迅速に検出するものであり、将来的に臨床サンプルからウイルスを濃縮精製する技術が向上すれば、これまでのPCR検査では実現できなかった「その場で数分以内」での変異種の同定が実現できる可能性があります。
 
 さらに、今回特定したラマンスペクトルの解析条件により、変異種が有する分子レベルでの様々な詳細情報(ウイルスタンパク質の異性構造、ウイルス表面のプロトン化条件、タンパク質の二次構造など)を入手することができます。これらの情報は、変異種が部位特異的に示す分子構造上の相互作用に直接関連していることから、ウイルスの形態形成経路を解き明かすと共に、新しいワクチンや医薬品の開発に貢献することが大いに期待されます。

【関連論文】

  • G. Pezzotti, F. Boschetto, E. Ohgitani, Y. Fujita, M. Shin-Ya, T. Adachi, T. Yamamoto, N. Kanamura, E. Marin, W. Zhu, I. Nishimura, O. Mazda, (2021) Raman molecular fingerprints of SARS-CoV-2 British variant and the concept of Raman barcode, Advanced Science
    (アブストラクトURL) https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202103287

疯狂体育app下载の紹介バックナンバー

  • 2021年12月

    2021年12月
    明暦の大火再考
    (デザイン?建築学系
     岩本馨 准教授)

  • 2021年11月

    2021年11月
    データマイニングと
    機械学習を用いた
    ソフトウェア開発の
    効率化手法の研究
    (情報工学?人間科学系
     水野修 教授、崔 恩瀞 助教)

  • 2021年10月

    2021年10月
    環境に優しいプラスチック
    原料を微生物で作る
    (繊維学系 麻生祐司 教授)

  • 2021年9月

    2021年9月
    境界空間としての建築
    (デザイン?建築学系
     武井誠 特任教授)

  • 2021年8月

    2021年8月
    機能創製を志向した
    有機ヒ素化学の開拓
    (分子化学系 中建介 教授)

  • 2021年7月

    2021年7月
    橋梁等の鋼構造物に吸着した
    状態で点検作業が可能な
    ドローンの開発
    (機械工学系 東善之 助教)

  • 2021年6月

    2021年6月
    顔画像からの人物の表情認識
    と表情強度推定
    (情報工学?人間科学系
    野宮浩揮 准教授)

  • 2021年5月

    2021年5月
    脳の血液循環系インターフェイス
    における恒常性制御
    (応用生物学系 宮田清司 教授)

  • 2021年4月

    2021年4月
    高分子ソフトマテリアルの
    力学物性と刺激応答特性の研究
    (材料化学系 浦山健治 教授)

  • 2021年3月

    2021年3月
    建築を荘厳する絵画をめぐる
    受容美学的研究
     ―「国境」を越えた一つの
    花鳥画に関する国際共同研究
    の報告を兼ねて―
    (デザイン?建築学系
    井戸美里 准教授)

  • 2021年1月

    2021年2月
    汎用プラスチックの超極細
    繊維膜で圧力センシング
    (繊維学系 石井佑弥 助教)

  • 2021年1月

    2021年1月
    機能融合に基づく新規な
    含フッ素機能分子の創製
    (分子化学系 山田重之 准教授)

  • 2020年11月

    2020年11?12月
    流体工学ワクチン-
    流体力学に基づく感染対策-
    (機械工学系 山川勝史 准教授)

  • 2020年10月

    2020年10月
    機械学習技術の社会実装?運送業
    における医療情報を基にした重症
    化発症モデルの構築に関する研究
    (情報工学?人間科学系 岡夏樹 教授
    荒木雅弘 准教授、田中一晶 助教)

  • 2020年9月

    2020年9月
    さまざまな植物における
    光合成の応答戦略?原始的
    なコケ植物から製紙原料
    のユーカリまで-(応用
    生物学系 半塲祐子 教授)

  • 2020年8月

    2020年8月
    有機発光材料の創製と機能
    開発(分子化学系 清水正毅
    教授)

  • 2020年7月

    2020年7月
    パワーGaN HEMTとゲート
    ドライバの単一集積化
    (疯狂体育app下载 小林和淑
    教授、古田潤 助教)

  • 2020年6月

    2020年6月
    前川國男と村野藤吾の建築
    思想をめぐる歴史的研究―
    私の研究室の活動について
    (デザイン?建築学系
    松隈洋教授)

  • 2020年5月

    2020年5月
    高速度3次元動画像計測ならび
    に超高速動画像記録技術
    (疯狂体育app下载 粟辻安浩
    教授)

  • 2020年4月

    2020年4月
    ミストCVD法による半導体
    形成技術~パワーデバイス
    応用からナノ構造形成まで~
    (疯狂体育app下载 西中浩之
    准教授)

  • 2020年3月

    2020年3月
    うごきとことば:身体科学
    と認知言語学(基盤科学系
    来田宣幸 教授、深田智 教授、
    野村照夫 教授)

  • 2020年2月

    2020年2月
    室温で液体のように流動する
    金属ナノ材料の開拓と高分子
    ?繊維材料への応用研究
    (材料化学系 中西英行
    准教授)

  • 2020年1月

    2020年1月
    GPUスパコンによる凝固?
    粒成長の大規模phase-field
    シミュレーション
    (機械工学系 高木知弘 教授)

  • 2019年12月

    2019年12月
    超音波散乱法で拓く微粒子
    分散系の革新的技術開発と
    その応用研究(材料化学系 
    則末智久 教授)