マイクロＲＮＡ／エクソソームの非標識検出による簡易型がん診断デバイスの開発

• Project/Area Number: 15J06165
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Biomedical engineering/Biomaterial science and engineering
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 田畑 美幸 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: バイオセンサ / エクソソーム / microRNA

Outline of Annual Research Achievements

microRNA、特に体内を循環している分泌型miRNAはエクソソームに内包されており、複数のmiRNAファミリーががん遺伝子を標的として作用していることが注目されている。で細胞間情報伝達機構に関与していることが知られている。現状の抗体を主とした免疫染色およびイムノアッセイによる解析は、煩雑で多段階のプロセスを要する古典的な生物学的手法に依存しており、高品質、経済的ながん診断プラットフォームを構築することが求められている。本研究では電気化学的な検出法に基づいたがんを迅速に検査するためのがん細胞/エクソソーム検出、またmicroRNA解析を目指した核酸の増幅と検出を同一に行うデバイス開発に取り組んだ。
乳がん検出を目的とした小型・可搬型デバイスの作製を目指し、エクソソームのシアル酸発現量および等温核酸増幅技術に着目し、ターゲットを非標識に検出する新たな検出技術を確立した。当該年度4月以降はスイス連邦工科大学ローザンヌ校（EPFL）に場所を移し、国際共同研究を推進しながら本研究を展開した。得られた研究成果について積極的に学会発表を行っており、国内にとどまらず国際的にも本研究をアピールし、海外の研究者と広く意見交換を行った。
将来的には、リアルサンプルであるヒト体液試料を用いた評価を目指し、エクソソームおよびmiRNAを検出するマイクロ流体デバイスをデザインすることに繋げていくため、マスクアナライザー、スピンコーター、ベーキング装置等を用いて、最適化した電極薄膜を搭載する診断チップを試作する。がんの早期発見に繋がる健診・検査受診率を向上させるため、また術後の予後管理を定量的に行い再発などの病状を的確に判断するためには、患者に負担や時間をかけることなく身近の診療所や在宅で、高精度・高感度にがんマーカーを検出できる本研究のような小型で簡易なバイオセンサの開発が有効であると考える。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Real-time Monitoring and Detection of Primer Generation-Rolling Circle Amplification of DNA Using an Ethidium Ion-selective Electrode (2016)
  • Author(s): Ayaka Seichi, Nanami Kozuka, Yuko Kashima, Miyuki Tabata, Tatsuro Goda, Akira Matsumoto, Naoko Iwasawa, Daniel Citterio, Yuji Miyahara, Koji Suzuki
  • Journal Title: Analytical Sciences Volume: 32 Issue: 5 Pages: 505-510
  • DOI: 10.2116/analsci.32.505
  • NAID: 130005150940
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Measurement of Rapid Amiloride-Dependent pH Changes at the Cell Surface Using a Proton-Sensitive Field-Effect Transistor (2016)
  • Author(s): Daniel Schaffhauser, Michael Fine, Miyuki Tabata, Tatsuro Goda, Yuji Miyahara
  • Journal Title: Biosensors Volume: 6 (2) Issue: 2 Pages: 11-11
  • DOI: 10.3390/bios6020011
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Label-free and Electrochemial Detection of Nucleic Acids Based on Isothermal Amplification in Combination with Solid-state pH Sensor (2016)
  • Author(s): Miyuki Tabata, Yurika Katayama, Fahmida Mannan, Ayaka Seichi, Koji Suzuki, Tatsuro Goda, Akira Matsumoto, Yuji Miyahara
  • Journal Title: Procedia Eng. Volume: 168 Pages: 419-422
  • DOI: 10.1016/j.proeng.2016.11.534
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Miniaturized Ir/IrOx pH Sensor for Quantitative Diagnosis of Dental Caries (2016)
  • Author(s): Miyuki Tabata, Chindanai Ratanaporncharoen, Aoi Asano, Yuichi Kitasako, Masaomi Ikeda, Tatsuro Goda, Akira Matsumoto, Junji Tagami, Yuji Miyahara
  • Journal Title: Procedia Eng. Volume: 168 Pages: 598-601
  • DOI: 10.1016/j.proeng.2016.11.223
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Real-time Monitoring and Detection of Primer Generation-rolling Circle Amplification of DNA using an Ethidium Ion Selective Electrode (2016)
  • Author(s): Ayaka Seichi, Nanami Kozuka, Yuko Kashima, Miyuki Tabata, Tatsuro Goda, Akira Matsumoto, Naoko Iwasawa, Daniel Citterio, Yuji Miyahara, Koji Suzuki,
  • Journal Title: Anal. Sci. Volume: -
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Potentiometric Responses of Ion-Selective Microelectrode with Bovine Serum Albumin Adsorption (2016)
  • Author(s): Tatsuro Goda, Eriko Yamada, Yurika Katayama, Miyuki Tabata, Akira Matsumoto, Yuji Miyahara
  • Journal Title: Biosens. Bioelectron. Volume: 77 Pages: 208-214
  • DOI: 10.1016/j.actbio.2016.02.008
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Boronate-functionalized Polymer Gel-based Insulin Delivery System with Improved Stability in Performance: A Comparative Structure–Function Study (2016)
  • Author(s): Akira Matsumoto, Mai Yuasa, Mai Sanjo, Miyuki Tabata, Tatsuro Goda, Toru Hoshi, Takao Aoyagi, Yuji Miyahara
  • Journal Title: Chemistry Letters Volume: 45 Issue: 4 Pages: 460-462
  • DOI: 10.1246/cl.151177
  • NAID: 130005143983
  • ISSN: 0366-7022, 1348-0715
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Miniaturized wireless pH sensor for on-site monitoring (2017)
  • Author(s): Chindanai Ratanaporncharoen，石原昇，田畑美幸，合田達郎，松元亮，益 一哉，Mana Sriyudthsak，宮原 裕二
  • Organizer: 生体医歯工学共同研究拠点成果報告会
  • Place of Presentation: 東京医科歯科大学（東京都文京区）
  • Year and Date: 2017-03-24
• [Presentation] pH検出に基づく小型核酸定量デバイスの創製 (2017)
  • Author(s): 田畑美幸，Enrico Tenaglia，合田達郎，松元亮，Carlotta Guiducci，宮原 裕二
  • Organizer: 生体医歯工学共同研究拠点成果報告会
  • Place of Presentation: 東京医科歯科大学（東京都文京区）
  • Year and Date: 2017-03-24
• [Presentation] pH-based nucleic acid amplification detection on a silicon nanowire chip (2016)
  • Author(s): Tabata M, Tenaglia E, Goda T, Matsumoto A, Guiducci C, Miyahara Y
  • Organizer: International Symposium on Biomedical Engineering
  • Place of Presentation: Tokyo, Japan
  • Year and Date: 2016-11-10
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Label-free and electrochemical detection of nucleic acids based on isothermal amplification in combination with solid-state pH sensor (2016)
  • Author(s): Tabata M, Katayama Y, Mannan F, Seichi A, Suzuki K, Goda T, Matsumoto A, Miyahara Y
  • Organizer: Eurosensors2016
  • Place of Presentation: Budapest, Hungary
  • Year and Date: 2016-09-04
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Miniaturized Ir/IrOx pH sensor for quantitative diagnosis of dental caries (2016)
  • Author(s): Tabata M, Ratanaporncharoen C, Asano A, Kitasako Y, Ikeda M, Goda T, Matsumoto A, Tagami J, Miyahara Y
  • Organizer: Eurosensors2016
  • Place of Presentation: Budapest, Hungary
  • Year and Date: 2016-09-04
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Fabrication of Micro Ir/IrOx pH Sensor for Dental Applications (2016)
  • Author(s): Chindanai Ratanaporncharoen, Miyuki Tabata, Yuichi Kitasako, Masaomi Ikeda, Junji Tagami, Tatsuro Goda, Akira Matsumoto, Yuji Miyahara,
  • Organizer: PITTCON 2016
  • Place of Presentation: Atlanta, USA
  • Year and Date: 2016-03-06
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 小型・簡易microRNA解析デバイス (2016)
  • Author(s): 松元亮，田畑美幸，合田達郎，宮原裕二
  • Organizer: COINS 第5回全体会議
  • Place of Presentation: ナノ医療イノベーションセンター: iCONM（神奈川県川崎市）
  • Year and Date: 2016-01-22
• [Presentation] Development of mixed nano-structure composed of self-assembled monolayer and ultra-thin silver chloride for electrochemical biosensing (2015)
  • Author(s): Miyuki Tabata, Tatsuro Goda, Akira Matsumoto, Yuji Miyahara
  • Organizer: he International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
  • Place of Presentation: Hawaii, USA
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 細胞機能の非破壊定量評価と医療への応用 (2015)
  • Author(s): 田畑美幸，合田達郎，松元 亮，宮原裕二
  • Organizer: ソニーサポートファンドオープンハウス
  • Place of Presentation: 東京医科歯科大学Ｍ＆Ｄタワー２６階 ファカルティラウンジ（東京都文京区）
  • Year and Date: 2015-11-24
• [Presentation] Electrochemical quantitative monitoring of isothermal nucleic acid amplification (2015)
  • Author(s): Akira Matsumoto, Miyuki Tabata, Huiyong Yang, Fahmida Mannan, Yurika Katayama, Tatsuro Goda T, Ayaka Seichi, Koji Suzuki, Yuji Miyahara
  • Organizer: 2nd COINS International Symposium
  • Place of Presentation: Tokyo, Japan
  • Year and Date: 2015-11-24
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 微細加工技術による機能性電極材料の開発 (2015)
  • Author(s): 田畑美幸，由比藤勇，加藤邦男，関口哲史，合田達郎，松元 亮，宮原裕二
  • Organizer: 第6回6大学6研究所連研プロジェクト公開討論会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2015-11-20
• [Presentation] マイクロpHセンサを用いた等温核酸増幅の電気化学的リアルタイムモニタリング (2015)
  • Author(s): 片山由梨佳，田畑美幸，合田達郎，松元 亮，星地彩花，鈴木孝治，宮原裕二
  • Organizer: 第37回日本バイオマテリアル学会大会
  • Place of Presentation: 京都テルサ（京都府京都市）
  • Year and Date: 2015-11-09
• [Presentation] 自己組織化膜/塩化銀ナノ混合表面の構築と核酸検出バイオセンサへの応用 (2015)
  • Author(s): 田畑美幸，合田達郎，松元 亮，宮原裕二
  • Organizer: 第37回日本バイオマテリアル学会大会
  • Place of Presentation: 京都テルサ（京都府京都市）
  • Year and Date: 2015-11-09
• [Presentation] 自己組織化有機単分子膜/AgClナノ混合表面の構築と核酸検出バイオセンサへの応用 (2015)
  • Author(s): 田畑美幸，合田達郎，松元 亮，宮原裕二
  • Organizer: 第32回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • Year and Date: 2015-10-28
• [Presentation] Real-time monitoring and detection of primer generation-rolling circle amplification of DNA using an ethidium ion selective electrode (2015)
  • Author(s): Ayaka Seichi, Nanami Kozuka, Yuko Kashima, Miyuki Tabata, Tatsuro Goda, Akira Matsumoto, Naoko Iwasawa, Daniel Citterio, Yuji Miyahara
  • Organizer: The 16th Beijing Conference and Exhibision on Instrumental Analysis (BCEIA2015)
  • Place of Presentation: Beijing, China
  • Year and Date: 2015-10-27
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 電気化学的核酸定量デバイスの開発 (2015)
  • Author(s): 田畑美幸，片山由梨佳，マンナン・ファミーダ，星地彩花，鈴木孝治，合田達郎，松元亮，宮原裕二
  • Organizer: 戦略的創造研究推進事業（JST CREST・さきがけ）戦略目標「プロセスインテグレーションによる次世代ナノシステムの創製」3研究領域第3回合同公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 品川コクヨホール（東京都港区）
  • Year and Date: 2015-09-29
  • Invited
• [Presentation] Real-time monitoring and detection of primer generation-rolling circle amplification of DNA using an ethidium ion selective electrode (2015)
  • Author(s): Ayaka Seichi, Nanami Kozuka, Yuko Kashima, Miyuki Tabata, Tatsuro Goda, Akira Matsumoto, Naoko Iwasawa, Daniel Citterio, Yuji Miyahara, Koji Suzuki
  • Organizer: RSC Tokyo International Conference 2015
  • Place of Presentation: Chiba, Japan
  • Year and Date: 2015-09-03
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Electrochemical label-free degranulation monitoring for in-situ evaluation of cellular function (2015)
  • Author(s): Miyuki Tabata , Tatsuro Goda, Akira Matsumoto, Yuji Miyahara
  • Organizer: the 37th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
  • Place of Presentation: Milan, Italy
  • Year and Date: 2015-08-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Electrochemical real-time monitoring of isothermal nucleic acid amplification for quantitative analysis (2015)
  • Author(s): Miyuki Tabata, Huiyong Yang, Fahmida Mannan, Yurika Katayama, Tatsuro Goda, Akira Matsumoto Ayaka Seichi, Koji Suzuki, Yuji Miyahara
  • Organizer: The 18th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (TRANSDUCERS 2015)
  • Place of Presentation: Anchorage, Alaska
  • Year and Date: 2015-06-22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 小型・簡易microRNA解析デバイス (2015)
  • Author(s): 松元亮，田畑美幸，合田達郎，宮原裕二
  • Organizer: COINS 第４回全体会議
  • Place of Presentation: ナノ医療イノベーションセンター: iCONM（神奈川県川崎市）
  • Year and Date: 2015-06-19
• [Presentation] Design and fabrication of functional solid-state electrodes for liquid biopsy (2015)
  • Author(s): Miyuki Tabata, Isamu Yuitoo, Kunio Katou, Tetsushi Sekiguchi, Tatsuro Goda, Akira Matsumoto, Yuji Miyahara
  • Organizer: The 6th International Symposium on Advanced Materials Development and Integration of Novel Structured Metallic and Inorganic Materials (AMDI-6)
  • Place of Presentation: Tokyo, Japan
  • Year and Date: 2015-06-09
  • Int'l Joint Research
• [Book] Electrochemical Biosensors Combined with Isothermal Amplification for Quantitative Detection of Nucleic Acids (2017)
  • Author(s): Miyuki Tabata, Bo Yao, Ayaka Seichi, Koji Suzuki, Yuji Miyahara
  • Total Pages: 17
  • Publisher: Springer
• [Book] バイオトランジスタによる生体分子計測 (2016)
  • Author(s): Tatsuro Goda, Miyuki Tabata, Yuji Miyahara
  • Total Pages: 8
  • Publisher: CMC publishing Co.
• [Book] Field-Effect Transistors for Detection of Biomolecular Recognition (2016)
  • Author(s): Miyuki Tabata, Tatsuro Goda, Akira Matsumoto, Yuji Miyahara
  • Total Pages: 13
  • Publisher: Springer
• [Book] Electrochemical Biosensors Combined with Isothermal Amplification for Quantitative Detection of Nucleic Acids (2016)
  • Author(s): Tatsuro Goda, Miyuki Tabata, Yuji Miyahara
  • Total Pages: 7
  • Publisher: Frontiers
• [Remarks] 宮原裕二研究室 東京医科歯科大学
  • URL: http://www.tmd.ac.jp/bsr/index.html