Development of a method to detect intrinsic mRNA in a living cell by using a molecular beacon-immobilized nanoneedle

• Project/Area Number: 19360379
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Biofunction/Bioprocess
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: NAKAMURA Chikashi National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, バイオメディカル研究部門・研究グループ, グループ長 (40357661)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 徳元 康人 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (70261170) ; 木原 隆典 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 助手 (90436535)
• Project Period (FY): 2007 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥18,200,000 (Direct Cost: ¥14,000,000、Indirect Cost: ¥4,200,000); Fiscal Year 2010: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2009: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2008: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2007: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
• Keywords: ナノニードル / 細胞操作 / mRNA / AFM / モレキュラービーコン / RNA抽出 / タンパク質発現 / ナノ針 / RNA検出 / 蛋白質発現

Research Abstract

We have been developing a low invasive cell manipulation technology using a nanoneedle. In this study, a detection technique of the intracellular mRNA in a living cell using a nanoneedle functionalized with molecular beacons has been developed. It was clarified that intracellular GAPDH mRNAs could hybridize with molecular beacons on the nanoneedle very rapidly and the capability of sequence recognition was very high.

Research Products

• [Journal Article] Development of a novel method to detect intrinsic mRNA in a living cell by using a molecular beacon-immobilized nanoneedle (2010)
  • Author(s): Takanori Kihara, Narutoshi Yoshida, Taro Kitagawa, Chikashi Nakamura, Noriyuki Nakamura, Jun Miyake
  • Journal Title: Biosensors & Bioelectronics 26(4) Pages: 1449-1454
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] he mechanical properties of a cell as determined by its actin cytoskeleton are important for nanoneedle insertion into a living cell (2010)
  • Author(s): Harumi Kagiwada, Chikashi Nakamura, Takanori Kihara, Hideki Kamiishi, Keiko Kawano, Noriyuki Nakamura, Jun Miyake
  • Journal Title: Cytoskeleton 67(8) Pages: 496-503
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of a novel method to detect intrinsic mRNA in a living cell by using a molecular beacon-unmobilized nanoneedle (2010)
  • Author(s): Takanori Kihara, Narutoshi Yoshida, Taro Kitagawa, Chikashi Nakamura, Noriyuki Nakamura, Jun Miyake
  • Journal Title: BIOSENSORS & BIOELECTRONICS Volume: 26(4) Pages: 1449-1454
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evaluation of the effectiveness of tapered silicon and novel diamond nanoneedles in manipulations of living single cells (2010)
  • Author(s): Sung-Woong Han, Seunghwan Ryu, Taro Kitagawa, Hiroshi Uetsuka, Naoji Fujimori, Yukihiro Aoki, Ryo Ota, Yosuke Amemiya, Nobuo Shimamoto, Chikashi Nakamura, Jun Miyake
  • Journal Title: Archives of Histology and Cytology
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evaluation of the effectiveness of tapered silicon and novel diamond nanoneedles in manipulations of living single cells (2010)
  • Author(s): Sung-Woong Han, Seunghwan Ryu, Taro Kitagawa, Hiroshi Uetsuka, Naoji Fujimori, Yukihiro Aoki, Ryo Ota, Yosuke Amemiya, Nobuo Shimamoto, Chikashi Nakamura, Jun Miyake
  • Journal Title: Archives of Histology and Cytology (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The mechanical properties of a cell as determined by its actin cytoskeleton are important for nanoneedle insertion into a living cell (2010)
  • Author(s): Harumi Kagiwada, Chikashi Nakamura, Takanori Kihara, Hideki Kamiishi, Keiko Kawano, Noriyuki Nakamura, Jun Miyake
  • Journal Title: Cytoskeleton (accepted)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evaluation of the effectiveness of tapered silicon and novel diamond nanoneedles in manipulations of living single cells (2009)
  • Author(s): Sung-Woong Han, Seunghwan Ryu, Taro Kitagawa, Hiroshi Uetsuka, Naoji Fujimori, Yukihiro Aoki, Ryo Ota, Yosuke Amemiya, Nobuo Shimamoto, Chikashi Nakamura, Jun Miyake
  • Journal Title: Archives of Histology and Cytology 72(4/5) Pages: 261-270
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ナノスケールの針の細胞への挿入操作と力計測 (2008)
  • Author(s): 中村史、上石英希、柳昇桓、三枝真吾、韓成雄、三宅淳
  • Journal Title: M&E Pages: 59-61
• [Journal Article] ナノスケールの針の細胞への挿入操作と力計測 (2008)
  • Author(s): 中村史, 上石英希, 柳昇桓, 三枝真吾, 韓成雄, 三宅淳
  • Journal Title: M&E Pages: 59-61
• [Journal Article] The mechanical properties of a cell as determined by its actin cytoskeleton are important for nanoneedle insertion into a living cell
  • Author(s): Harumi Kagiwada, Chikashi Nakamura, Takanori Kihara, Hideki Kamiishi, Keiko Kawano, Noriyuki Nakamura, Jun Miyake
  • Journal Title: Cytoskeleton (accepted)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 金コートナノニードル上に固定化したモレキュラービーコンと細胞内mRNAの結合解析 (2011)
  • Author(s): 金城百合恵、雨宮陽介、木原隆典、三宅淳、中村徳幸、中村史
  • Organizer: 日本化学会第91春季年会(2011)
  • Place of Presentation: 紙上およびWeb上で開催
  • Year and Date: 2011-03-11
• [Presentation] 金コートナノニードル上に固定化したモレキュラービーコンと細胞内mRNAの結合解析 (2011)
  • Author(s): 金城百合恵、雨宮陽介、木原隆典、三宅淳、中村徳幸、中村史
  • Organizer: 日本化学会第91春季年会(2011)
  • Place of Presentation: (震災の為、配布DVDおよびWeb上で要旨公開のみ)
  • Year and Date: 2011-03-11
• [Presentation] ナノニードルを用いた低侵襲な細胞解析・操作技術 (2011)
  • Author(s): 中村史
  • Organizer: 第2回医用生体電磁気学シンポジウム
  • Place of Presentation: 情報通信研究機構国際会議室
  • Year and Date: 2011-01-21
• [Presentation] Analysis of intracellular molecules in a living cell using a nanoneedle functionalizedwith molecular probes (2010)
  • Author(s): Chikashi Nakamura, Takanori Kihara, Yosuke Amemiya, Narutoshi Yoshida, Taro Kitagawa, Shingo Mieda, Noriyuki Nakamura, Jun Miyake
  • Organizer: Pacifichem 2010
  • Place of Presentation: Honolulu, Hawau, USA
  • Year and Date: 2010-12-19
• [Presentation] AFMを用いた細胞解析・細胞操作技術の新展開 (2010)
  • Author(s): 中村史
  • Organizer: 有機バイオSPM研究会・2010
  • Place of Presentation: 幕張メッセ国際展示場
  • Year and Date: 2010-09-03
• [Presentation] Development of in situ nanoprobe for mRNA in a living cell using MOMENT (2010)
  • Author(s): 木原隆典, 吉田成寿, 北川太郎, 中村史, 三宅淳
  • Organizer: Biosensors 2010
  • Place of Presentation: Glasgow, UK
  • Year and Date: 2010-05-27
• [Presentation] ナノ針上に固定化したモレキュラービーコンと細胞内mRNAの結合解析 (2010)
  • Author(s): 中村史、北川太郎、金百合恵、雨宮陽介、吉田成寿、木原隆典、中村徳幸、三宅淳
  • Organizer: 日本化学会第90春季年会(2010)
  • Place of Presentation: 近畿大学本部キャンパス
  • Year and Date: 2010-03-29
• [Presentation] ナノ針上に固定化したモレキュラービーコンと細胞内mRNAの結合解析 (2010)
  • Author(s): 中村史, 北川太郎, 金百合恵, 雨宮陽介, 吉田成寿, 木原隆典, 中村徳幸, 三宅淳
  • Organizer: 日本化学会第90春季年会
  • Place of Presentation: 近畿大学
  • Year and Date: 2010-03-29
• [Presentation] 原子間力顕微鏡を用いて生きた細胞内の生体分子を検出する方法 (2010)
  • Author(s): 中村史
  • Organizer: 第57回応用物理学関係連合講演会 シンポジウム
  • Place of Presentation: 東海大学
  • Year and Date: 2010-03-18
• [Presentation] AFMを用いた細胞解析技術 (2010)
  • Author(s): 中村史
  • Organizer: 第5回バイオ医工学(バイオものづくり)シンポジウム
  • Place of Presentation: 理化学研究所鈴木梅太郎ホール
  • Year and Date: 2010-03-18
• [Presentation] Analysis of intracellular molecules in a living cell using a nanoneedle functionalized with molecular probes (2010)
  • Author(s): Chikashi Nakamura, Takanori Kihara, Yosuke Amemiya, Narutoshi Yoshida, Taro Kitagawa, Shingo Mieda, Noriyuki Nakamura, Jun Miyake
  • Organizer: Pacifichem 2010
  • Place of Presentation: Honolulu, Hawaii, USA
  • Year and Date: 2010-02-19
• [Presentation] AFMとナノニードルを用いた細胞内部の解析技術 (2009)
  • Author(s): 中村史
  • Organizer: 「生命をはかる」研究会 第28回研究会
  • Place of Presentation: 埼玉大学東京ステーションカレッジ
  • Year and Date: 2009-12-25
• [Presentation] Molecular Beacon修飾ナノ針を用いた生細胞のmRNA解析 (2009)
  • Author(s): 中村史、北川太郎、吉田成寿、木原隆典、中村徳幸、三宅淳
  • Organizer: 第61回日本生物工学会大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学東山キャンパス
  • Year and Date: 2009-09-24
• [Presentation] Molecular Beacon修飾ナノ針を用いた生細胞のmRNAの解析 (2009)
  • Author(s): 中村史、北川太郎、吉田成寿、木原隆典、中村徳幸、三宅淳
  • Organizer: 第61回日本生物工学会大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学東山キャンパス
  • Year and Date: 2009-09-24
• [Presentation] モレキュラービーコン修飾ナノ針によるOct4 mRNAの検出 (2009)
  • Author(s): 金百合恵、北川太郎、中村史、鍵和田晴美、木原隆典、中村徳幸、三宅淳
  • Organizer: 第24回生体機能関連化学シンポジウム,第12回バイオテクノロジー部会シンポジウム
  • Place of Presentation: 九州大学医系キャンパス・百年記念講堂
  • Year and Date: 2009-09-15
• [Presentation] Molecular Beacon修飾ナノ針を用いた生細胞mRNAの解析 (2009)
  • Author(s): 中村史、北川太郎、吉田成寿、木原隆典、中村徳幸、三宅淳
  • Organizer: 第24回生体機能関連化学シンポジウム,第12回バイオテクノロジー部会シンポジウム
  • Place of Presentation: 九州大学医系キャンパス・百年記念講堂
  • Year and Date: 2009-09-14
• [Presentation] Molecular Beacon修飾ナノ針を用いた細胞内mRNAの検出 (2009)
  • Author(s): 中村史、北川太郎、吉田成寿、木原隆典、中村徳幸、三宅淳
  • Organizer: 2009年電気化学秋季大会
  • Place of Presentation: 東京農工大学小金井キャンパス
  • Year and Date: 2009-09-10
• [Presentation] Molecular Beacon 修飾ナノ針を用いた細胞内mRNAの検出 (2009)
  • Author(s): 中村史, 北川太郎, 吉田成寿, 木原隆典, 中村徳幸, 三宅淳
  • Organizer: 2009年電気化学秋季大会
  • Place of Presentation: 東京農工大学
  • Year and Date: 2009-09-10
• [Presentation] 固定化分子ビーコンに対するmRNA結合解析 (2009)
  • Author(s): 北川太郎、中村史、木原隆典、中村徳幸、吉田成寿、三宅淳
  • Organizer: 日本化学会第89春季年会(2009)
  • Place of Presentation: 日本大学理工学部船橋キャンパス
  • Year and Date: 2009-03-29
• [Presentation] 固定化分子ビーコンに対するmRNA結合解析 (2009)
  • Author(s): 北川太郎, 中村史, 木原隆典, 中村徳幸, 吉田成寿, 三宅淳
  • Organizer: 日本化学会第89春季年会
  • Place of Presentation: 日本大学
  • Year and Date: 2009-03-29
• [Presentation] 針状材料の細胞挿入成功率に対する骨格タンパク質の寄与 (2008)
  • Author(s): 中村史, 河野景子, 鍵和田晴美, 上石英希, 三枝真吾, 木原隆典, 中村徳幸, 三宅淳
  • Organizer: 第3回ナノバイオデバイス・ワークショップ
  • Place of Presentation: 産業技術総合研究所つくばセン夕ー共用講堂
  • Year and Date: 2008-12-12
• [Presentation] 針状材料の細胞挿入成功率に対する骨格タンパク質の寄与 (2008)
  • Author(s): 中村史, 河野景子, 上石英希, 三枝真吾, 中村徳幸, 三宅淳
  • Organizer: 第46回生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場
  • Year and Date: 2008-12-05
• [Presentation] ナノスケールの針材料による細胞操作技術 (2008)
  • Author(s): 中村史
  • Organizer: 産総研オープンラボ技術講演会「バイオ, 医療応用へ向けたマテリアル・デバイス開発」
  • Place of Presentation: 産総研つくばセンター
  • Year and Date: 2008-10-21
• [Presentation] ナノ針を用いたmRNA導入・抽出技術の検討 (2008)
  • Author(s): 北川太郎、中村史、柳昇桓、韓成雄、中村徳幸、三宅淳
  • Organizer: 第3回バイオ関連化学合同シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京工業大学すずかけ台キャンパス
  • Year and Date: 2008-09-20
• [Presentation] ナノ針材料を用いた低侵襲な物質導入技術の幹細胞への応用 (2008)
  • Author(s): 中村史
  • Organizer: シンポジウム「幹細胞の産業化に向けて～世界の動向と産総研の取組み～」
  • Place of Presentation: 東京国際交流館プラザ平成
  • Year and Date: 2008-07-25
• [Presentation] ナノ針材料を用いた低侵襲な物質導入技術の幹細胞への応用 (2008)
  • Author(s): 中村史
  • Organizer: シンポジウム「幹細胞の産業化に向けて〜世界の動向と産総研の取組み〜」
  • Place of Presentation: 東京国際交流館プラザ平成
  • Year and Date: 2008-07-25
• [Presentation] 針状物質の細胞挿入の力学とその効率 (2008)
  • Author(s): 中村 史、上石 英希、木原 隆典、中村 徳幸、三宅 淳
  • Organizer: 電気化学会75回大会
  • Place of Presentation: 山梨大学
  • Year and Date: 2008-03-31
• [Presentation] ナノ針を用いた単一細胞からのmRNA抽出技術の開発 (2008)
  • Author(s): 北川太郎、中村史、韓成雄、中村徳幸、三宅淳
  • Organizer: 日本化学会第88春季年会
  • Place of Presentation: 立教大学池袋キャンパス
  • Year and Date: 2008-03-29
• [Presentation] ナノ針とAFMを用いた間葉系幹細胞への高効率遺伝子導入とその解析 (2008)
  • Author(s): 韓 成雄、中村 史、中村 徳幸、三宅 淳
  • Organizer: 平成19年度ライフサイエンス分野融合会議・ライフサイエンス部会バイオテクノロジー分科会合同研究発表会・講演会
  • Place of Presentation: 産総研つくばセンター
  • Year and Date: 2008-01-31
• [Presentation] 細胞への針状物質挿入の成功率を支配する要素 (2008)
  • Author(s): 上石 英希、中村 史、木原 隆典、中村 徳幸、三宅 淳
  • Organizer: SoftNano 2008
  • Place of Presentation: 東京工業大学すずかけ台キャンパス内すずかけホール
  • Year and Date: 2008-01-30
• [Presentation] 細胞を操作するためのナノスケールの針材料 (2008)
  • Author(s): 中村史
  • Organizer: 第10回次世代医療システム産業化フォーラム2007
  • Place of Presentation: 神戸国際会館
  • Year and Date: 2008-01-29
• [Presentation] 細胞への針挿入の成功率と細胞構造 (2007)
  • Author(s): 中村 史、上石 英希、中村 徳幸、三宅 淳
  • Organizer: 第45回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2007-12-22
• [Presentation] ANovel Living Cell Manipulation and High Efficient Gene Delivery Technology Using Nano (2007)
  • Author(s): 韓 成雄、中村 史、中村 徳幸、三宅 淳
  • Organizer: ATI国際フォーラム
  • Place of Presentation: ホテルメイプルイン幕張
  • Year and Date: 2007-10-22
• [Presentation] 細胞膜裏打ち構造とナノ針挿入における力学応答の関係 (2007)
  • Author(s): 上石 英希、中村 史、中村 徳幸、三宅 淳
  • Organizer: 第59回日本生物工学会大会
  • Place of Presentation: 広島大学東広島キャンパス
  • Year and Date: 2007-09-25
• [Presentation] ナノ針の細胞膜貫通確率と細胞骨格の関係 (2007)
  • Author(s): 上石 英希、中村 史、中村 徳幸、三宅 淳
  • Organizer: 第10回バイオテクノロジー部会シンポジウム
  • Place of Presentation: 早稲田大学国際会議場
  • Year and Date: 2007-09-05
• [Presentation] Abio-molecular delivery and single cell analysis system using a nanoneedle and an AFM (2007)
  • Author(s): 韓 成雄、中村 史、今井 陽介、長棟 輝行、三宅 淳
  • Organizer: Engineering Cell Biology II
  • Place of Presentation: アメリカ、ボストン
  • Year and Date: 2007-08-06
• [Presentation] AFMで動作するナノスケールの針を用いた単一細胞操作と力学解析 (2007)
  • Author(s): 中村 史
  • Organizer: 分子研研究会「生細胞の分子科学」
  • Place of Presentation: 岡崎コンファレンスセンター
  • Year and Date: 2007-05-22
• [Book] FRET分子プローブ修飾ナノニードルを用いた細胞内解析技術の開発(表面科学) (2010)
  • Author(s): 中村史、雨宮陽介、木原隆典、三宅淳
  • Publisher: 日本表面科学会
• [Book] 表面科学 (2010)
  • Author(s): 中村史、雨宮陽介、木原隆典、三宅淳
  • Total Pages: 7
  • Publisher: 日本表面科学会
• [Book] セルサージェリー、クリニカルニューロサイエンス (2009)
  • Author(s): 中村史
• [Book] 細胞操作技術の最前線第4回「遺伝子導入技術(ミクロの決死圏は実現するか-細胞の中を操作する時代)」(Medical Bio) (2009)
  • Author(s): 木原隆典、中村史、三宅淳
  • Publisher: オーム社
• [Book] 遺伝子導入技術(Medical Bio) (2009)
  • Author(s): 木原隆典, 中村 史, 三宅 淳
  • Publisher: オーム社
• [Book] セルサージェリー(クリニカルニューロサイエンス) (2009)
  • Author(s): 中村 史
  • Publisher: 中外医学社
• [Book] Medical Bio (2009)
  • Author(s): 木原隆典、中村史、三宅淳
  • Total Pages: 4
  • Publisher: オーム社
• [Book] クリニカルニューロサイエンス (2009)
  • Author(s): 中村史
  • Total Pages: 2
  • Publisher: 中外医学社
• [Book] ナノ針を用いた細胞操作技術(細胞分離・操作技術の最前線) (2008)
  • Author(s): 中村史
  • Publisher: シーエムシー出版
• [Book] ナノ針を用いた細胞操作技術(細胞分離・操作の最前線) (2008)
  • Author(s): 中村 史, 中村徳幸, 三宅 淳
  • Publisher: シーエムシー出版
• [Book] 細胞分離・操作技術の最前線
  • Author(s): 中村 史
  • Publisher: シーエムシー出版
• [Remarks] ホームページ等
  • URL: http://unit.aist.go.jp/biomed-ri/biomed-cme/index.html
• [Remarks]
  • URL: http://unit.aist.go.jp/biomed-ri/biomed-cme/
• [Remarks] ホームページ
  • URL: http://unit.aist.go.jp/rice/research/seitaiundou.html
• [Remarks]
  • URL: http://unit.aist.go.jp/rice/research/seitaiundou.html
• [Remarks]
  • URL: http://unit.aist.go.jp/rice/research/cell-surgery/
• [Patent(Industrial Property Rights)] 細胞操作用部材 (2009)
  • Inventor(s): 中村史、三宅淳
  • Industrial Property Rights Holder: 独立行政法人産業技術総合研究所
  • Industrial Property Number: 2009-133603
  • Filing Date: 2009-06-03
• [Patent(Industrial Property Rights)] 物質細胞挿入の力学解析方法 (2009)
  • Inventor(s): 中村史、小幡谷育夫、三宅淳、中村徳幸、韓成雄
  • Industrial Property Rights Holder: 独立行政法人産業技術総合研究所
  • Acquisition Date: 2009-09-11
• [Patent(Industrial Property Rights)] 細胞操作用部材 (2009)
  • Inventor(s): 中村史, 三宅淳
  • Industrial Property Rights Holder: 独立行政法人産業技術総合研究所
  • Filing Date: 2009-06-03
• [Patent(Industrial Property Rights)] 物質細胞挿入の力学解析方法 (2009)
  • Inventor(s): 中村史, 小幡谷育夫, 三宅淳, 中村徳幸, 韓成雄
  • Industrial Property Rights Holder: 独立行政法人産業技術総合研究所
  • Filing Date: 2009-09-11
• [Patent(Industrial Property Rights)] 物質細胞挿入の力学解析方法 (2009)
  • Inventor(s): 中村史、小幡谷育夫、三宅淳、中村徳幸、韓成雄
  • Industrial Property Rights Holder: 独立行政法人産業技術総合研究所
  • Acquisition Date: 2009-09-11