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Development of portable drug concentration measurement system for contributing to a personalized treatment.

Research Project

Project/Area Number 18H03513
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
Research InstitutionNiigata University

Principal Investigator

OGATA GENKI  新潟大学, 医歯学系, 特任講師 (80452829)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 楠原 洋之  東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 教授 (00302612)
栄長 泰明  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (00322066)
日比野 浩  新潟大学, 医歯学系, 教授 (70314317)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2019: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2018: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Keywordsダイヤモンド電極 / 分子標的薬 / 電気化学 / バイオセンサ / TDM / POCT / 薬物動態 / 経口分子標的薬 / パゾパニブ / レンバチニブ / ダイヤモンンド電極 / 血中濃度 / がん薬物療法 / ダイヤモンドセンサ / 癌 / イマチニブ / 電気化学測定 / センサ / 抗がん剤 / 電気化学分析
Outline of Final Research Achievements

Molecular-targeted anticancer drugs are administrated for any patients in a fixed-dose. The plasma concentration considerably varies among individuals, inducing serious adverse events in some occasions. Recent studies showed relevance of the plasma drug level to the efficacy and toxicity. Nevertheless, the measurement at clinical sites has not yet been fully achieved, owing to lack of the rapid and easy method. To address this issue, we developed a strategy with an electrochemical sensor composed of conductive diamond. Initially, rat plasma mixed in advance with pazopanib was tested. Linear concentration-dependent response was observed along the therapeutic window. Each measurement took ~35 s, and the process was completed in ~10 min. Next, from rats orally administered with pazopanib, and blood of < 60 μL were longitudinally sampled multiple times. Measured Tmax was ~4 hours, as described in the literature. These approaches accelerate tailored medicine for cancer.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で開発した、血漿中薬物測定システムは、最先端素材であるダイヤモンド電極をセンサとして活用することにより、これまでLC-MS/MSなどの大型分析装置でしか測定できなかった経口分子標的薬を、迅速、簡便、安価に測定することを実現した。将来、本研究成果により、下記のような課題解決が期待される。(1)効果を最大に、副作用を最小限にする投薬方法の開発の礎となり得る。(2)過剰量投与を抑制し、無駄となる薬を減らすことで、医療費の削減に貢献する。(3)臨床医学や医療のみならず、薬物動態学などの基礎研究の新たな分析ツールとなり得る。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (30 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 1 results) Presentation (22 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] In Vivo Real-Time Simultaneous Examination of Drug Kinetics at Two Separate Locations Using Boron-Doped Diamond Microelectrodes2020

    • Author(s)
      Hanawa Ai、Ogata Genki、Sawamura Seishiro、Asai Kai、Kanzaki Sho、Hibino Hiroshi、Einaga Yasuaki
    • Journal Title

      Analytical Chemistry

      Volume: 92 Issue: 20 Pages: 13742-13749

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.0c01707

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  • [Journal Article] Characterisation of the static offset in the travelling wave in the cochlear basal turn2020

    • Author(s)
      T. Ota, F. Nin, S. Choi, S. Muramatsu, S. Sawamura, G. Ogata, M. P. Sato, Kat. Doi, K. Doi, T. Tsuji, S. Kawano, T. Reichenbach, and H. Hibino
    • Journal Title

      Pflugers Archiv - European Journal of Physiology

      Volume: 472 Issue: 5 Pages: 1-11

    • DOI

      10.1007/s00424-020-02373-6

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] An electrochemical aptamer-based sensor prepared by utilizing the strong interaction between a DNA aptamer and diamond2020

    • Author(s)
      Asai Kai、Yamamoto Takashi、Nagashima Shinichi、Ogata Genki、Hibino Hiroshi、Einaga Yasuaki
    • Journal Title

      The Analyst

      Volume: 145 Issue: 2 Pages: 544-549

    • DOI

      10.1039/c9an01976f

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A rapid procedure for measurement of plasma concentration of a molecular target anti-cancer drug with diamond sensor.2019

    • Author(s)
      Watanabe Kota、Ogata Genki、Sawamura Seishiro、Asai Kai、Hanawa Ai、Einaga Yasuaki、Hibino Hiroshi
    • Journal Title

      Proceedings for Annual Meeting of The Japanese Pharmacological Society

      Volume: 92 Issue: 0 Pages: 1-P-130

    • DOI

      10.1254/jpssuppl.92.0_1-P-130

    • NAID

      130007812669

    • ISSN
      2435-4953
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      Ogata Genki、Asai Kai、Sano Yamato、Sawamura Seishirou、Takai Madoka、Kusuhara Hiroyuki、Einaga Yasuaki、Hibino Hiroshi
    • Journal Title

      Proceedings for Annual Meeting of The Japanese Pharmacological Society

      Volume: 92 Issue: 0 Pages: 2-S14-4

    • DOI

      10.1254/jpssuppl.92.0_2-S14-4

    • NAID

      130007813110

    • ISSN
      2435-4953
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  • [Journal Article] Rapid measurement of plasma concentration of a molecular targeted agent, imatinib, with diamond sensor.2019

    • Author(s)
      Sawamura Seishiro、Razvina Olga、Ogata Genki、Watanabe Kota、Asai Kai、Hanawa Ai、Einaga Yasuaki、Hibino Hiroshi
    • Journal Title

      Proceedings for Annual Meeting of The Japanese Pharmacological Society

      Volume: 92 Issue: 0 Pages: 1-P-131

    • DOI

      10.1254/jpssuppl.92.0_1-P-131

    • NAID

      130007812670

    • ISSN
      2435-4953
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      2019 Annual Research Report
  • [Journal Article] Development of in vivo drug sensing system with needle-type diamond microelectrode2019

    • Author(s)
      Ogata Genki、Asai Kai、Sano Yamato、Sawamura Seishiro、Takai Madoka、Kusuhara Hiroyuki、Einaga Yasuaki、Hibino Hiroshi
    • Journal Title

      Folia Pharmacologica Japonica

      Volume: 153 Issue: 6 Pages: 273-277

    • DOI

      10.1254/fpj.153.273

    • NAID

      130007661321

    • ISSN
      0015-5691, 1347-8397
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  • [Journal Article] Electrochemical measurement of lamotrigine using boron-doped diamond electrodes2018

    • Author(s)
      Hanawa Ai、Asai Kai、Ogata Genki、Hibino Hiroshi、Einaga Yasuaki
    • Journal Title

      Electrochimica Acta

      Volume: 271 Pages: 35-40

    • DOI

      10.1016/j.electacta.2018.03.112

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  • [Presentation] 生体内の薬物動態とその作用をリアルタイム計測する局所薬物センサシステム2020

    • Author(s)
      緒方 元気、澤村 晴志朗、浅井 開、楠原 洋之、栄長 泰明、日比野 浩
    • Organizer
      生理学研究所研究会「細胞システム理解のためのシグナル応答原理解明の最前線」
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] ダイヤモンドセンサを用いた分子標的薬パゾパニブの血漿濃度の迅速測定2020

    • Author(s)
      齋木 琢郎、緒方 元気、澤村 晴志朗、ラズビナ オリガ、渡邉 航太、加藤 理都、浅井 開、松本 吉史、森山 雅人、西條 康夫、栄長 泰明、日比野 浩
    • Organizer
      第71回日本薬理学会北部会
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  • [Presentation] ダイヤモンドセンサを用いた電気化学測定による薬物血中濃度の迅速測定2020

    • Author(s)
      齋木 琢郎, 緒方 元気, 澤村 晴志朗, ラズビナ オリガ, 渡邊 航太, 加藤 里都, 浅井 開, 松本 吉史, 森山 雅人, 西條 康夫, 楠原 洋之, 栄長 泰明, 日比野 浩
    • Organizer
      第 67 回中部日本生理学会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] ダイヤモンドセンサを用いた電気化学測定に基づく、経口分子標的薬血漿中濃度の迅速・簡便な測定2020

    • Author(s)
      齋木 琢郎, 緒方 元気, 澤村 晴志朗, ラズビナ オリガ, 渡邊 航太, 加藤 里都, 浅井 開, 松本 吉史, 森山 雅人, 西條 康夫, 楠原 洋之, 栄長 泰明, 日比野 浩
    • Organizer
      第 143 回日本薬理学会関東部会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Rapid Measurement of Plasma Concentration of Pazopanib, a Multi-Kinase Inhibitor, with Diamond Sensor2020

    • Author(s)
      齋木 琢郎, 緒方 元気, 澤村 晴志朗, ラズビナ オリガ, 渡邊 航太, 加藤 里都, 浅井 開, 松本 吉史, 森山 雅人, 楠原 洋之, 栄長 泰明, 西條 康夫, 日比野 浩
    • Organizer
      第18回日本臨床腫瘍学会学術集会
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  • [Presentation] 針状ダイヤモンド電極を駆使した生体内薬物センシングシステム2020

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      緒方 元気,栄長 泰明,日比野 浩
    • Organizer
      第93回日本薬理学年会
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    • Invited
  • [Presentation] ダイヤモンドセンサを用いた血漿中分子標的薬濃度の迅速な測定法2020

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      齋木 琢郎,緒方 元気,加藤 理都,ラズビナ オリガ,澤村 晴志朗,松本 吉史,花輪 藍,浅井 開,栄長 泰明,西條 康夫,日比野 浩
    • Organizer
      第93回日本薬理学年会
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  • [Presentation] ダイヤモンドセンサによる血漿中バンコマイシンの迅速測定2020

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      ラズビナ オリガ,齋木 琢郎,緒方 元気,澤村 晴志朗,加藤 理都,花輪 藍,浅井 開,西條 康夫,栄長 泰明,日比野 浩
    • Organizer
      第93回日本薬理学年会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ダイヤモンドセンサを用いた複数薬物のリアルタイム同時定量2020

    • Author(s)
      澤村 晴志朗,緒方 元気,桑原 沙耶香,加藤 理都,浅井 開,ラズビナ オリガ,栄長 泰明,日比野 浩
    • Organizer
      第93回日本薬理学年会
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  • [Presentation] 針状ダイヤモンド電極による局所薬物動態の生体内実時間マイクロセンシングシステム2019

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      緒方 元気,浅井 開,澤村 晴志朗,楠原 洋之,栄長 泰明,日比野 浩
    • Organizer
      NEURO2019
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  • [Presentation] ダイヤモンドセンサを用いた分子標的薬の血漿濃度の迅速な測定2019

    • Author(s)
      緒方 元気,齋木 琢郎,澤村 晴志朗,ラズビナ オリガ,渡邉 航太,加藤 理都,浅井 開,花輪 藍,西條 康夫,栄長 泰明,日比野 浩
    • Organizer
      第70回日本薬理学会北部会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ダイヤモンドセンサを用いた複数薬物のリアルタイム定量2019

    • Author(s)
      澤村 晴志朗,緒方 元気,浅井 開,渡邉 航太,ラズビナ オリガ,栄長 泰明,日比野 浩
    • Organizer
      第70回日本薬理学会北部会
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  • [Presentation] 針状ダイヤモンドセンサによるメチルコバラミンの生体内リアルタイム測定2019

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      花輪 藍,緒方 元気,浅井 開,加藤 理都,澤村 晴志朗,日比野 浩,栄長 泰明
    • Organizer
      第66回中部日本生理学会
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  • [Presentation] A microsensing system for the in vivo real-time monitoring of local drug kinetics.2019

    • Author(s)
      Genki Ogata, Kai Asai, Seishiro Sawamura, Hiroyuki Kusuhara, Yasuaki Einaga, Hiroshi Hibino
    • Organizer
      International Symposium on Diamond Electrochemistry 2019
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] A microsensing system for the in vivo real-time monitoring of local drug kinetics.2019

    • Author(s)
      Genki Ogata, Kai, Asai, Yamato Sano, Seishiro Sawamura, Madoka Takai, Hiroyuki Kusuhara, Yasuaki Einaga, Hiroshi Hibino
    • Organizer
      The 9th BRI International Symposium
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 針状ダイヤモンド微小電極を駆使した生体内薬物センシングシステムの創出2019

    • Author(s)
      緒方 元気、浅井 開、佐野 大和、澤村 晴志朗、高井 まどか、楠原 洋之、栄長 泰明、日比野 浩
    • Organizer
      第92回日本薬理学会年会
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  • [Presentation] ダイヤモンドセンサを用いた血漿中の分子標的薬の迅速な測定法の開発2019

    • Author(s)
      渡邉 航太、緒方 元気、澤村 晴志朗、浅井 開、花輪 藍、栄長 泰明、日比野浩
    • Organizer
      第92回日本薬理学会年会
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  • [Presentation] ダイヤモンドセンサによる血漿中の分子標的薬イマチニブの迅速測定2019

    • Author(s)
      澤村 晴志朗、ラズビナ オリガ、緒方 元気、渡邉 航太、浅井 開、花輪 藍、栄長 泰明、日比野 浩
    • Organizer
      第92回日本薬理学会年会
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  • [Presentation] A microsensing system for the in vivo real-time detection of local drug kinetics and local physiological activity.2019

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      Genki Ogata, Kai, Asai, Seishiro Sawamura, Madoka Takai, Hiroyuki Kusuhara, Yasuaki Einaga, Hiroshi Hibino
    • Organizer
      The 9th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress (FAOPS)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 生体内局所の薬物の濃度と作用の変動を同時計測するマイクロセンシングシステムの創出2018

    • Author(s)
      緒方 元気、浅井 開、佐野 大和、高井 まどか、楠原 洋之、栄長 泰明、 日比野 浩
    • Organizer
      第57回日本生体医工学会大会
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  • [Presentation] てんかんのオーダメイド医療に資する埋込型薬物センサシステムの開発2018

    • Author(s)
      緒方 元気、浅井 開、澤村 晴志朗、楠原 洋之、栄長 泰明、日比野 浩
    • Organizer
      第69回日本薬理学会北部会
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      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 内耳蝸牛を標的にした針状ダイヤモンドセンサによる薬物動態のin vivoリアルタイム測定2018

    • Author(s)
      緒方 元気、栄長 泰明、日比野 浩
    • Organizer
      第28回日本耳科学会総会・学術講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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