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Development of sensitive and naked-eye biomarker detection toward cancer point-of-care diagnosis

Research Project

Project/Area Number 20K12697
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 90130:Medical systems-related
Research InstitutionJuntendo University

Principal Investigator

ISHIHARA Ryo  順天堂大学, 医学部, 准教授 (30633507)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords表面機能化自律駆動マイクロチップ / UVグラフト重合法 / 細胞外ベシクル / microRNA / バイオマーカー検出 / がん / その場診断 / 部分グラフト重合 / 乳がん / 高感度化 / 裸眼検出 / バイオマーカー / マイクロチップ
Outline of Research at the Start

がんを早期の段階で発見することは非常に重要であり,“がんをその場診断”する手法が確立されれば,がんの早期発見率が高まると期待される。本研究では早期発見のためのがんのバイオマーカーとしてmicroRNAおよび細胞外ベシクルに着目した。申請者がこれまでに開発してきたmicroRNAおよび細胞外ベシクル検出のための表面機能化自律駆動マイクロ流体チップをさらに改良し,体液中にごく低濃度でしか存在しないこれらバイオマーカーの高感度かつ裸眼検出を可能にし,将来的にはがんのその場診断手法確立をめざす。

Outline of Final Research Achievements

In this study, we aimed to establish a point-of-care diagnostic method for various severe diseases, including cancer, by developing a simple and highly sensitive detection method for extracellular vesicles and microRNAs, which are anticipated as biomarkers. By incorporating constricted sections within the microchannels and chemically modifying the inner surfaces of the portable "surface-functionalized power-free microchip" developed by the applicant, we achieved more efficient biomarker detection. Consequently, we succeeded in improving the detection sensitivity by 2 to 3 orders of magnitude.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で得られた,細胞外ベシクルの検出感度は唾液や血液といった生体サンプルで実現することができればがん診断の実現が期待できる値である。しかし生体サンプル由来の夾雑物の影響で感度が低下してしまうことも考えられ,また血清など生体サンプルを流すと一定の頻度でマイクロ流路が詰まってしまうという課題が残っている。今後これらの課題を解決し,さまざまな疾患をその場診断できる手法を確立したい。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Design of a Sensitive Extracellular Vesicle Detection Method Utilizing a Surface-Functionalized Power-Free Microchip2022

    • Author(s)
      Ishihara Ryo、Katagiri Asuka、Nakajima Tadaaki、Matsui Ryo、Hosokawa Kazuo、Maeda Mizuo、Tomooka Yasuhiro、Kikuchi Akihiko
    • Journal Title

      Membranes

      Volume: 12 Issue: 7 Pages: 679-679

    • DOI

      10.3390/membranes12070679

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Pt/WO3 Nanoparticle-Dispersed Polydimethylsiloxane Membranes for Transparent and Flexible Hydrogen Gas Leakage Sensors2022

    • Author(s)
      R. Ishihara, Y. Makino, Y. Yamaguchi, K. Fujimoto, K. Nishio
    • Journal Title

      Membranes

      Volume: 12 Issue: 3 Pages: 291-291

    • DOI

      10.3390/membranes12030291

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Multiplex MicroRNA Detection on a Surface-Functionalized Power-Free Microfluidic Chip2021

    • Author(s)
      ISHIHARA Ryo、KITANE Ryoichi、AKIYAMA Yoshitsugu、INOMATA Shoko、HOSOKAWA Kazuo、MAEDA Mizuo、KIKUCHI Akihiko
    • Journal Title

      Analytical Sciences

      Volume: 37 Issue: 5 Pages: 747-751

    • DOI

      10.2116/analsci.20SCP17

    • NAID

      130008036573

    • ISSN
      0910-6340, 1348-2246
    • Year and Date
      2021-05-10
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Fabrication of Storable Surface-Functionalized Power-Free Microfluidic Chip for Sensitive MicroRNA Detection Utilizing Ultraviolet Grafting2020

    • Author(s)
      Ishihara Ryo、Tanabe Kanta、Inomata Shoko、Matsui Ryo、Kitane Ryoichi、Hosokawa Kazuo、Maeda Mizuo、Kikuchi Akihiko
    • Journal Title

      Industrial & Engineering Chemistry Research

      Volume: 59 Issue: 22 Pages: 10464-10468

    • DOI

      10.1021/acs.iecr.0c00620

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 細胞外ベシクルを簡易検出するための表面機能化自律駆動マイクロチップの開発2023

    • Author(s)
      石原 量
    • Organizer
      第7回バイオ工学研究交流会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 表面機能化自律駆動マイクロチップを用いた細胞外ベシクルとmicroRNAの検出2023

    • Author(s)
      石原 量
    • Organizer
      第72回高分子討論会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Extracellular Vesicle Detection on a Microchip with Partial Grafted and Low-Height Regions toward Cancer Point-of-Care Testing2023

    • Author(s)
      R. Ishihara, H. Yokohari, R. Ogata, K. Katori, N. Sakai, K. Tsuge, T. Nakajima, E. Shimura, and T. Baba
    • Organizer
      The 13th SPSJ International Polymer Conference (IPC2023)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 捕捉材料の設計と研究の魅力2022

    • Author(s)
      石原 量
    • Organizer
      令和4年度日本分析化学会関東支部若手交流会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 細胞外ベシクルを高感度検出するための表面機能化自律駆動マイクロチップのデザイン2022

    • Author(s)
      石原 量, 緒方蓮,横張日菜子,鹿取ことみ,坂井奈央,柘植奏羽,中島忠章,志村絵理,馬場猛
    • Organizer
      第44回日本バイオマテリアル学会大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 細胞外ベシクル高感度検出のための部分グラフトおよび部分狭窄型表面機能化自律駆動マイクロチップの作製2022

    • Author(s)
      石原 量, 緒方蓮,横張日菜子,鹿取ことみ,坂井奈央,柘植奏羽,中島忠章,志村絵理,馬場猛
    • Organizer
      第32回日本MRS年次大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] PDMSスポンジを利用した計測技術の開発2022

    • Author(s)
      株木千貴,森岡和大,石原量,守岩友紀子,柳田顕郎,東海林敦
    • Organizer
      第三回生体膜デザインコンファレンス
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 細胞外ベシクルを高感度検出するメソドロジー2022

    • Author(s)
      石原 量
    • Organizer
      第四回生体膜デザインコンファレンス
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Design of a Microchip Channel Surface for Breast Cancer Cell-Derived Extracellular Vesicle Detection2021

    • Author(s)
      R. Ishihara, R. Matsui, T. Nakajima, K. Hosokawa, M. Maeda, A. Kikuchi
    • Organizer
      The 2021 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem 2021)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 細胞外ベシクル検出のための部分グラフトおよび部分狭窄型表面機能化自律駆動マイクロチップの作製2021

    • Author(s)
      石原 量, 緒方蓮,坂井奈央,鹿取ことみ,廣瀬凛,三村啓太,中島忠章,志村絵理,馬場猛
    • Organizer
      第31回日本MRS年次大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 細胞外ベシクル検出のための部分グラフト型表面機能化自律駆動マイクロチップの作製2020

    • Author(s)
      ○石原 量, 坂井奈央,中島忠章,松井崚,志村絵理,馬場猛
    • Organizer
      第30回日本MRS年次大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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