国立大学法人 岡山大学

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テラヘルツ波で表面電位を可視化し、DNAアプタマーと神経伝達物質の相互作用を解明!~実験とAlphaFold構造予測を融合した最新技術で進化した成果~

2025年02月05日

◆発表のポイント

  • テラヘルツ波ケミカル顕微鏡を活用し、DNAアプタマーと神経伝達物質(セロトニン、ドーパミン)の相互作用による表面電位の変化をリアルタイムかつ高感度で測定・可視化しました。
  • AlphaFold(2024年ノーベル化学賞受賞技術)を利用した構造予測と計算モデリングにより、アプタマーと神経伝達物質間の分子レベルでの結合メカニズムを明らかにしました。
  • この技術により、表面電位のリアルタイムモニタリングが可能となり、生体分子の動的挙動に関する詳細な知見が得られました。

 岡山大学学術研究院ヘルスシステム統合科学学域の王璡(WANG Jin)准教授は、医療機器医用材料部門先端医用電子工学研究室(AEMT)において、DNAアプタマーと神経伝達物質(セロトニンやドーパミン)との相互作用による表面電位の変化を、テラヘルツ波ケミカル顕微鏡(TCM)を用いて高精度に測定しました。また、AlphaFoldを活用した分子モデリングを組み合わせることで、分子間相互作用の詳細なメカニズムを解明しました。この技術により、セロトニンやドーパミンといった神経伝達物質の結合をリアルタイムで検出する新しい方法を確立しました。この成果は、科学雑誌『Biosensors』に2025年1月13日に掲載されました。
 今回の研究は、生体分子診断における重要な進展をもたらすと期待されています。特に、非侵襲的で高感度な診断技術は、神経疾患の早期発見や個別化医療の実現に貢献する可能性があります。また、この技術は、さまざまな疾患のバイオマーカーの応用にも広がることが予想されます。
 今後は、さらに多様な分子の検出や実用化に向けた研究を進めていく予定です。この技術が社会に広く活用されることで、人々の健康増進や医療の効率化に大きく寄与することが期待されます。

◆研究者からひとこと

この技術をさらに発展させ、多くの分野で応用できるようにしたいと思います。また、共同研究や応用開発に関心のある方々と新たなコラボレーションを進めることを心から期待しています。ぜひご連絡ください!
王 璡 准教授

■論文情報
論 文 名:Mapping Surface Potential in DNA Aptamer–Neurochemical and Membrane–Ion Interactions on the SOS Substrate Using Terahertz Microscopy
掲 載 紙:Biosensors 2025, 15(1), 46;
著  者:Kosei Morita, Yuta Mitsuda, Sota Yoshida, Toshihiko Kiwa and Jin Wang
D O I:https://doi.org/10.3390/bios15010046

参考論文1
論 文 名:Multifunctional terahertz microscopy for biochemical and chemical imaging and sensing
掲 載 紙:Biosensors and Bioelectronics 220 (2023) 114901
著  者:Jin Wang, Masaki Ando, Hiroki Nagata, Sota Yoshida, Kenji Sakai, Toshihiko Kiwa
D O I:https://doi.org/10.1016/j.bios.2022.114901

参考論文2
論 文 名:Terahertz aptasensor for dopamine neurochemical detection
掲 載 紙:Applied Physics Express 16 052002 2023
著  者:Jin Wang, Kosei Morita, Masaki Ando, Sota Yoshida, Hiroki Nagata, Kenji Sakai, Toshihiko Kiwa
D O I: https://doi.org/10.35848/1882-0786/acd102

■研究資金
 本研究は、日本学術振興会科学研究費助成事業基盤研究C (課題番号24K07524、研究代表: WANG JIN)、公益財団法人池谷科学技術振興財団 (研究代表: 王 璡)の支援を受けて実施しました。

<詳しい研究内容について>
テラヘルツ波で表面電位を可視化し、DNAアプタマーと神経伝達物質の相互作用を解明!~実験とAlphaFold構造予測を融合した最新技術で進化した成果~

<お問い合わせ>
岡山大学学術研究院 ヘルスシステム統合科学学域
准教授 王 璡
(電話番号)086-251-8129

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