| Project/Area Number |
23K23264
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| Project/Area Number (Other) |
22H01996 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
安藤 潤 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 研究員 (40623369)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2022: ¥8,840,000 (Direct Cost: ¥6,800,000、Indirect Cost: ¥2,040,000)
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| Keywords | 表面増強ラマン散乱 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究課題は、血中で働く酵素を無標識、かつ高感度に定量する技術を開発する。酵素は代謝や吸収などの重要な生体機能を担い、血中酵素の増減は疾患の進行を捉える指標となる。本研究課題では、表面増強ラマン散乱分光法を用い、酵素による基質の分解を無標識で直接計測する技術を開発する。さらに、微小なチャンバーに酵素を分子1個ごとに封入し、表面増強ラマン散乱信号が得られるチャンバー数をカウントすることで、血中に存在する微量な酵素の量を、高精度に直接定量する技術の開発を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、昨年度に開発した表面増強ラマン散乱計測に特化したマイクロチャンバーアレイを試料に用い、これを迅速に分光分析に供するためのラマン分光イメージング装置の設計と構築を行った。一度に計測に供するチャンバー数を増加させ、イメージングの高速化を図った。開発装置における励起レーザー光の光強度や、露光時間、照明パターン、走査方式など、種々の実験条件について検討を行うとともに、開発装置について、計測感度やイメージングの時間分解能などについても検証を行った。上記計測装置に加えて、作成したマイクロチャンバーアレイを評価するための計測装置の開発、及び評価法の構築も併せて行った。各チャンバーから得られる光信号を元に、形成したチャンバーの定量迅速評価を行う体制を、装置と評価法の両面で整えた。評価結果を作成法にフィードバックすることで、マイクロチャンバー作成法の最適化も進めることができた。さらに、マイクロチャンバーアレイを構成する素材自体の探索にも取り組んだ。近年、チャンバーアレイの形成に用いる素材や、その溶媒の需給が逼迫する傾向が続いている。安定して研究開発を進めるためには、さまざまな代替品素材を探索することが重要になっている。実際に、入手可能な素材の探索を行い、各素材に適した作成法の検討を行った。素材探索と作成法検討の結果、従来と同等の性能を示す素材と、これに最適化したチャンバー形成法を確立することに成功した。
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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
今年度、当初の計画の通り、表面増強ラマン散乱計測を行うための機能化マイクロチャンバーアレイを試料に用い、これを迅速に分光分析に供することのできるラマン分光イメージング装置の設計と構築を進めることができたこと、加えて、作成した機能化マイクロチャンバーアレイを迅速評価するための計測装置の構築、および評価法の開発も進めることができたことから、おおむね順調に進展していると判断した。当初計画に加えて、昨今のマイクロチャンバーアレイ形成素材の需給逼迫状況を勘案し、新たなチャンバー形成素材の探索と、素材に合わせたマイクロチャンバー形成法の検討も行った。探索・検討の結果、新たな素材候補を見出し、素材に特化したマイクロチャンバーアレイ形成法を確立することができた。生体分子計測にも利用し、従来素材と同等の性能を示すことが確認でき、素材の需給状況によらず、安定して研究開発を進める環境を整えることができた。いずれも次年度に繋がる進捗が得られており、全体として計画どおりに順調に研究を推進できていると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、開発を進めてきた機能化マイクロチャンバーアレイ、及び、チャンバーアレイを迅速に分光分析に供するラマン分光イメージング装置を駆使し、血液等のヒト検体試料に含まれる酵素の高感度ラマン計測を進めることを計画している。同じく開発を進めてきたチャンバーアレイ評価装置と解析手法を活用し、様々な生体分子が混在する複雑な混ざりの検体試料においても、安定して計測結果が得られる実験条件を探索しながら研究開発を進める予定としている。
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