多様な変異に対応可能なウイルス検出センサーの開発

• Material Type: 文書・図像類
• Title: 多様な変異に対応可能なウイルス検出センサーの開発
• Author/Editor: 松原, 輝彦
• Author Heading: 松原, 輝彦
• Publication, Distribution, etc.: 慶應義塾大学
• Publication Date: 2021
• Publication Date (W3CDTF): 2021
• Alternative Title: タヨウナ ヘンイ ニ タイオウ カノウナ ウイルス ケンシュツ センサー ノ カイハツ; Tayōna hen'i ni taiō kanōna uirusu kenshutsu sensā no kaihatsu; Development of biosensors for viral detection capable of responding to various mutations
• Periodical title: 学事振興資金研究成果実績報告書
• Text Language Code: jpn; eng
• Target Audience: 一般
• Note (General): type:text; インフルエンザウイルス（IFV）やコロナウイルス（SARS-CoV-2）は、宿主細胞上の糖鎖に結合して感染することから、多様な糖鎖受容体を電極上に固定化することにより、ウイルスの変異に対応可能なバイオセンサーを開発することを目的とした。 まず、IFVおよびSARS-CoV-2を対象とし、ウイルス感染に関わるタンパク質の遺伝子組換え体の発現を行った。さらに動物細胞での高効率発現を目指し、音響波を用いた新規な遺伝子導入法を検討した。またSARS-CoV-2の捕捉を行うため、ファージ提示法による新規の受容体分子の設計を行った。受容体分子を固定化した銀ナノ粒子を用いた複合電極を作成し、ウイルス検出の可能性があることを明らかにした。さらに、中分子量の硫酸化多糖フコイダンの類縁体を化学合成後、SARS-CoV-2のスパイク(S)タンパク質に対する結合活性を評価した。その結果、用いた類縁体1〜13の中でも、類縁体10が最も高い結合活性を有することを見出した。さらに、類縁体10が3種類の変異株由来Sタンパク質に対しても高い結合活性を有することを見出し、SARS-CoV-2を検出するための新規糖鎖リガンド（受容体）の創製に成功した。一方、ホウ素濃度を系統的に変化させたダイヤモンド電極を作製し、構造と電気化学特性を評価した。また、これらの電極表面に、分子末端にアルキニル基を有する分子（リンカー分子）の表面修飾条件を検討した。いずれの電極においても、リンカー分子は最密充填となる密度で修飾されていることを確認した。したがって、異なる電気化学活性をもち、かつウイルスを認識する糖鎖受容体を固定化できるダイヤモンド電極を作製できた。 以上、概ね計画通りに進んでおり、次年度以降ではこれらの作製したタンパク質および電極を用いて、センサーの実装を図る。 Influenza virus (IFV) and coronavirus (SARS-CoV-2) bind to sugar chains on host cells during the initial step in infection. The purpose of this project is the development of biosensor capable of responding to mutations using various glycan receptors on electrodes. First, we expressed recombinant spike proteins involved in infection in IFV and SARS-CoV-2 and then investigated a novel gene transfer method using acoustic waves to enhance the expression in animal cells. In addition, in order to capture SARS-CoV-2, we designed a novel peptidyl receptors by phage display technology. The peptidyl receptor-immobilized silver nanoparticle was used to make a composite electrode. A series of analogs of sulfated polysaccharide fucoidan were chemically synthesized, the binding ability of these analogs to spike (S) protein of SARS-CoV-2 virus was then investigated. An analog 10 showed the highest binding to S protein between 13 analogs, and furthermore, S protein from mutated virus was recognized by the analog 10. These results indicate that we successfully found a novel glycan ligand (receptor) for detecting SARS-CoV-2. On the other hand, diamond electrodes with various boron concentrations were systematically fabricated and structure and electrochemical properties were evaluated. Surface modification conditions of molecules bearing the terminal alkynyl group (linker molecules) on the diamond electrodes were also investigated. It was confirmed that the linker molecule was modified in a closely packed manner regardless of boron concentrations of the electrode. Therefore, diamond electrodes that have different electrochemical activities was able to fabricate, where glycans recognizing viruses can be immobilized by the click reaction. As mentioned above, this project almost progress as we planned. In the next fiscal year onward, the sensor will be mounted using these proteins and electrodes.
• Source: https://koara.lib.keio.ac.jp/xoonips/modules/xoonips/download.php?koara_id=2021000004-20210019
• Access Restrictions: 限定公開
• Data Provider (Database): 国立情報学研究所 : 学術機関リポジトリデータベース（IRDB）（機関リポジトリ）; https://irdb.nii.ac.jp
• Original Data Provider (Database): 慶應義塾大学 : 慶應義塾大学学術情報リポジトリ