联合开发利用生物发光的基因表达检测装置

联合开发利用生物发光的基因表达检测装置

2016/09/30

应用生物发光联合开发基因表达检测装置 使用发光蛋白“荧光素酶”测量设备的发展和光源的国际标准化

❶如果您拥有一项有吸引力的核心技术，您可以与公司合作围绕它扩展其应用。
❷与 AIST 联合研究的一大好处是我们可以创造更好的研究环境。
❸AIST 与企业合作，从技术开发到实际应用和传播。

 

荧光素酶使萤火虫和其他发光生物体发光^*1的蛋白质的作用而发出红光的荧光素酶基因的人。
4592_4783^*2（2012）。这次，我们邀请了长期与AIST共同开发设备的测量设备制造商ATTO株式会社的久保田英弘先生来听听共同研究的背景和成果。

测量不同颜色的生物发光
提议开发一种以前从未存在过的设备

近江谷我们于1998年首次开始与Atto联合研发。那时，我对生物发光的颜色产生了兴趣。例如，萤火虫发出的颜色根据物种的不同从黄色到红色不等。我认为荧光素酶的功能，即使光发出不同颜色的光，可以作为测量不同类型基因表达的标记。最后，在 2005 年，我们与一家大型化学品制造商合作，推出了一种试剂盒，可以使用不同颜色的光同时评估多种遗传信息的表达。然而，为了证明原理并验证它是否可以测量，需要开发一种可以测量它的装置，所以我找到了当时已经认识的Ato，共同开发。

久保田起初，很难找到一种方法来单独测量不同的颜色。当我遇到困难时，东京大学的物理学专家秋山秀文加入了我，这给我带来了突破。

近江谷先生秋山当场写下了一个公式，并解释了如何做到这一点。

久保田如果是这样的话，我们就可以继续向商业化方向发展。

近江谷从那时起，我们与 ATTO 合作研发了多种产品，从颜色辨别光度计（利用光测量多个基因表达的设备）到使用 Cypridina 荧光素酶的基因表达测量试剂盒，再到标准光源的开发，从硬件到软件和标准。

合作将基础技术付诸实际应用

近江谷2001 年加入 AIST 之前，我是一名大学教授，在那个职位上我觉得即使我有一个很好的基本想法，也很难将其转化为实际应用。因此，我决定搬到AIST寻找一个可以将我的技术带入社会的环境。

久保田2002年，通过联合研究，我们派遣了一名ATTO研究员（后来由于开发了另一台设备，又派出了一名研究员）到当时大宫先生工作的AIST关西中心接受培训。我们是一家设备制造商，但当时我们也在考虑试剂的开发。

近江谷三年来，我们与 Ato 的人员合作，使用 Cypridina 荧光素酶创建了新的生物发光衍生试剂。

　2002年，我们获得了NEDO的资助，开始致力于不同颜色荧光素酶的实际应用。我们共同开发了实时判色光度计“Kronos Dio”，可以同时连续测量三种颜色下三种基因的表达，并于 2005 年从 ATTO 上市。

同时，当时我刚刚发现了荧光素酶，它发出的光非常强，我想如果我使用它，我就能观察到细胞的微小运动。

久保田基于大宫先生的基础研究，我们决定开发CellGraph，这是一种创新的细胞成像设备，可以清晰地显示细胞的运动。这也于 2007 年开始商业化。

以全球首个标准光源瞄准国际标准化

近江谷就这样，我们共同开发了一批优秀的测量设备。此外，为了扩大这些市场并提高可靠性，下一步是制定国际标准，最近采用了OECD（经济合作与发展组织）化学物质管理测试指南。^*3

久保田首先，在构建测量设备时，我们开始思考“这些结果真的正确吗？”以及“我们应该如何校准设备？”因此我们决定创建自己的标准光源。作为制造商，这很困难，因为我们必须校准我们的测量设备，看看它是否真的正确，但一旦到了这一点，我们别无选择，只能这样做。作为“全球顶级性能产品评估方法开发项目”的一部分，由产业技术研究院共同开发的“标准发光板”已经上市。

近江谷首先，我们拥有核心技术，通过与公司合作制造测量它的设备，我们扩大了它的用途，为了进一步国际化，我们实现了光源的标准化。

久保田目前，在药物开发等方面都进行了动物实验，但我们希望发光测量装置和标准光源能够作为替代方法创造新的市场。对化学物质日益严格的管理也将为扩大应用提供动力。意义重大的是它拥有世界上第一个标准光源。

近江谷从制定标准的意义上来说，我认为日本国家标准组织 AIST（计量标准中心）的参与给企业带来了安全感。生物技术领域的国际标准 ISO/TC276 已经发布，因此我们计划将我们的细胞测量和发光测量技术纳入这一趋势。

　久保田先生非常强力地让我参与原型制作（笑）。我对细胞图有着强烈的依恋，当我问久保田先生是否有可能测量单个细胞发出的微弱光时，他说，“这可能很困难，”但他同意，“但让我们尝试制作一个。”

久保田名为“Lumiful Spectrum Capture”的弱发射光谱测量装置也是出于大宫先生“分离光并测量其光谱”的强烈愿望而开始的！这个原型也经历了很多尝试和错误。

近江谷在设备的开发过程中，我们还对萤火虫发出的光是否真的很亮进行了基本讨论。到那时，萤火虫的量子产率^*4被认为是088，被认为是世界上最完美的光，将化学反应中的大部分能量转化为光，但东京大学的秋山博士也怀疑如此高的产量在物理上是否可能。最终的结论是041，现在化学教科书都改写成这个值了。多亏了阿藤先生，我才能够做出如此有影响力的工作，并且能够在增加同事数量的同时逐渐承担更大的工作。

AIST 有一个可以一起创造事物的系统

久保田当大宫先生提出一个困难的要求时，我一开始想：“我们又来了。”但我们之所以能够继续联合研发，是因为我们感受到了创造这样一款世界首创设备的意义。

通过长期的关系，积分球^*5测量光。另外，在共同研究的第一年，我们利用JST的预算更新了设备，由于研究环境的改善，我们能够吸引学生并聘请研究生院毕业生。在这方面，与产业技术研究院的联合研究有其优点。

　当然，并不是所有的联合开发都是成功的，有时我们也无法完全了解市场。然而，在那里进行的研究有时会转化为其他产品。

近江谷如果公司规模很大，你就无法搬家，除非你能预见到一定的市场规模，而且能耐心陪你到最后的公司也不多。我们之所以能够持续这个项目这么久，很大程度上是因为我们愿意一次又一次地尝试，即使事情没有成功。

久保田对我来说，AIST的技术开发注重实际应用，与他们合作很容易，因为他们的立场站在公司一边。他们也明白原型制作需要花钱，例如开发需要人工成本，公司不能仅靠零件成本运营。我也很感激能够在共同研究系统的框架内使用AIST的设备。我觉得AIST有一个我们可以一起创造东西的系统。

　我的一个要求是，公开AIST的专利和技术时的第一步要求非常高，所以如果您能让引用知识产权的方法更容易理解和使用，我将不胜感激。

拥有强大的核心技术，就能创造出改变世界的产品

近江谷从研发到实际应用、标准化，每一步我都经历过，但之所以能取得这样的成绩，是因为我是世界上第一个从生物体中采集红光荧光素酶的人，因为我拥有核心技术和强大的专利。

　除了设备制造商ATTO之外，化学品制造商和风险投资公司也在以互补的方式开发与核心技术相关的产品。如果你拥有有吸引力的核心技术，企业就会追随。

久保田然而，即使同时提供多种能够为社会做出贡献的种子，中小企业也没有实力独自处理从开发到商业化的所有事情。

近江谷AIST 相信可以与中小企业合作，支持中小企业从技术的开发到商业化、标准化和传播，直至为社会所用。

　如果我们开发自己的设备，我们就可以成为仅存在于世界这一地区的设备的第一批用户。通过从这样的用户角度开发和实现产品，世界将真正改变。即使你有好的种子，你也无法靠自己加快发展，也不知道你能保持动力多久。对于研究人员来说，看到他们的研究成果转化为产品真的很高兴，所以我希望他们加入一家公司，体验让他们的研究对世界有用的快乐。

久保田公司也很乐意将产品商业化。当然，如果能卖出去我就更开心了（笑）。

近江谷我希望AIST的研究人员能够加深与企业的沟通，主动谈论他们的梦想，说“如果我有这种设备，对这种事情很有用。”如果您是企业，请花时间与AIST研究人员交谈。我希望我们能够建立一种能够倾听我们研究的真正目的并互相汲取想法的关系。

久保田我同意。我希望AIST愿意与企业接洽并共同努力直至商业化，同时在遇到困难时寻求外部合作。

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*1：通过催化发光底物（荧光素）的氧化而引起发光的酶的总称。其中最著名的是萤火虫荧光素酶。其他例子包括水母发光蛋白（Aequore jellyfish）、海肾荧光素酶和 Cypridina 荧光素酶。[返回来源]
*2：部分包括荧光成像功能。测量溶液发光量的通用发光计的市场规模约为3亿日元。[返回来源]
*3：国际公认的测试方法，用于获取有关化学物质及其混合物的理化性质、对生态系统的影响、生物降解和生物累积、对人类健康的影响等知识。[返回来源]
*4：发光底物（荧光素）通过化学反应被氧化时产生光，这是1个底物产生的光子数的比率。[返回来源]
*5：整个内部涂有高反射率（漫反射率）材料的空心球。通过在积分球内多次反射光使其均匀并检测一部分光，还可以测量从样品散射的光。[返回来源]