Development of a handy system for rapid drug monitoring from tiny amounts of blood
| Project/Area Number |
21H03805
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
緒方 元気 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 特任准教授 (80452829)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
日比野 浩 大阪大学, 大学院医学系研究科, 教授 (70314317)
栄長 泰明 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (00322066)
楠原 洋之 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 教授 (00302612)
椎木 弘 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (70335769)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
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| Keywords | ボロンドープダイヤモンド電極 / 治療薬物モニタリング / 電気化学センサ / 分子鋳型 / ダイヤモンド電極 / ドキソルビシン / パゾパニブ / 分子標的薬 / 導電性ダイヤモンド電極 / ダイヤモンドセンサ / 導電性ダイヤモンド / 電気化学 / TDM / 分子インプリンティング |
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| Outline of Research at the Start |
治療薬物モニタリング(Therapeutic Drug Monitoring: TDM)は、薬物の治療効果や患者QOLの飛躍的な向上が見込まれるため、近年、その活用が医療現場から大きく期待されている。しかしながら、薬の血中濃度を臨床の現場で簡便かつスピーディに測る技術が確立していないために、TDMが積極的に実施されている医療機関は非常に少ない。そこで、本研究では、血中の薬物濃度を、“極微量”の血液から“その場で瞬時に”定量する「ハンディ型の迅速薬物モニタリングシステム」の構築を目的とする。新規ポータプルシステムは、TDMを介したオーダーメイド治療を加速し、安心安全な医療の提供に貢献する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、抗がん剤であるドキソルビシン、緑内障点眼薬を測定象薬物とし、未処理の血漿や豚眼の房水よりホウ素ドープダイヤモンド(BDD)電極センサにて薬を直接測定する方法の開発をした。さらにセンサーの薬物への特異性を付与するために、ドキソルビシンに対する分子鋳型ポリマーをダイヤモンド電極表面に修飾する事に取り組んだ。その結果、未処理のヒト血漿サンプルより遊離型ドキソルビシン濃度を、ダイヤモンド電極にて定量する方法を見いだした。通常、血漿中ではタンパク質に結合している薬と、結合していない遊離型の薬が存在する。遊離型の薬物が他ターゲット分子と結合できるため、血中のタンパク質濃度が異常な場合、治療に重要な情報になる。ダイヤモンド電極測定に使用したものと同じサンプルを、LC-MS/MSを用いて遊離型ドキソルビシン濃度を定量したところ、両手法で測定した値は良く一致し、Bland-Altmanプロットより両手法の差が誤差範囲内であることを確認した。次にドキソルビシン分子鋳型ポリマー(MIP)をBDD電極表面に修飾したMIP-BDD電極の作成方法を検討した。BDD電極と分子鋳型ポリマーのリンカー分子として、N-(4-ヨードフェニル)アクリルアミドを、サイクリックボルタンメトリー(CV)によってダイヤモンド電極上へ修飾し、リンカー分子修飾BDD電極を作製した。ドキソルビシンを鋳型分子として、機能性モノマーの混合水溶液中での重合により、リンカー分子修飾BDD電極上へMIPを修飾し、MIP-BDD電極を作製した。無修飾BDD電極を用いた測定では、ドキソルビシンと同様の還元反応を示し区別が困難である薬物を、MIP-BDD電極を用いた同様の測定では、ドキソルビシンのみに反応を示した。これより、ドキソルビシンを鋳型分子としたMIPによって、BDD電極表面上に反応特異性の付与が可能であることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
上記の研究実績の概要の通り、薬物の電気化学的測定方法や分子鋳型修飾電極の作製方法の開発や基礎研究は順調に進んでいる。しかしながら小型デバイス装置の製造、開発に遅れが生じている。しかしながら、測定原理や方法の開発が順調なことより測定装置への応用は可能であると期待される。以上により、現在までの進捗状況は「おおむね順調に進展している」と判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
MIP-BDD電極の性能、再現性、特異性の評価を進め、MIP-BDD電極の改良を進める。また同時に小型測定デバイスの開発、製造を進める。作製した小型測定デバイスを用いて、血漿サンプルから測定すると同時に、LC-MS/MSで同サンプルを定量し測定精度を検証する予定である。
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Report
(2 results)
Research Products
(19 results)
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[Journal Article] Analysis of Pharmacokinetics in the Cochlea of the Inner Ear2021
Author(s)
Sawamura Seishiro、Ogata Genki、Asai Kai、Razvina Olga、Ota Takeru、Zhang Qi、Madhurantakam Sasya、Akiyama Koei、Ino Daisuke、Kanzaki Sho、Saiki Takuro、Matsumoto Yoshifumi、Moriyama Masato、Saijo Yasuo、Horii Arata、Einaga Yasuaki、Hibino Hiroshi
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Journal Title
Frontiers in Pharmacology
Volume: 12
Pages: 1-11
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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