Development of a quantitative detection and single-cell isolation system of circulating tumor cells

• Project/Area Number: 23K25238
• Project/Area Number (Other): 22H03984 (2022-2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2022-2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 90130:Medical systems-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 梶本 和昭 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ長 (10416216)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000); Fiscal Year 2024: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2023: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2022: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
• Keywords: 血中循環がん細胞 / 単一細胞解析

Outline of Research at the Start

がんの転移に関わる血中循環がん細胞（CTC）は、転移のメカニズム解明や新たな治療法開発の標的として期待されている。しかし現状では、極希少なCTCを漏れなく検出し、１細胞ずつ確実に回収することは困難である。本研究では、専用設備や技能を必要とせず、CTCを漏れなく定量検出でき、簡便な操作で１細胞ずつ回収できる手法を確立し、患者血液を用いて有用性を実証する。

Outline of Annual Research Achievements

１．ヒト血液検体の細胞単層配列に最適なポリマーの同定
昨年度の検討で見出されたポリマー候補分子およびその構造類似体を使用し、ヒト血液検体における高密度細胞単層配列において十分な表面処理効果を有するポリマーの同定を試みた。健常者の血液3mlに培養がん細胞を一定量混合した疑似患者血液を使用し、赤血球および血小板を除去した細胞懸濁液を平板上に滴下し、基板全面に細胞懸濁液が自然に行き渡るか否か、さらに抗体染色、洗浄等の操作後も細胞が剥離せず、高密度に保持できるか否かを調べた結果、従来の表面処理法である酸素プラズマ処理を行った場合と同等の効果を有するポリマー分子を同定することに成功した。
２．がん患者の血液検体を用いた画像認識による血中循環がん細胞（Circulating Tumor Cells; CTC）検出
研究協力者より提供を受けた患者由来の血液サンプルから赤血球と血小板を除去した細胞懸濁液を使用し、上記の検討で明らかとなった高密度細胞単層配列に最適なポリマーをスピンコートした平板状基板上に細胞を展開した。洗浄操作後、上皮細胞マーカーであるEpCAMおよびサイトケラチンに対する蛍光標識抗体、白血球マーカーであるCD45に対する蛍光標識抗体、各染色歯薬であるDAPIを用いて免疫多重染色を行い、CTCの検出が可能か否かについて検証を行った。その結果、疑似患者血液を用いた場合と同様にポリマーコート基板上でのCTC検出が可能であることが明らかとなった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

今年度の目的としていた２項目については概ね計画通りの成果が得られており、順調に進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

次年度についても、当初の計画に従い、以下の二項目について検討を進める。
1. 画像認識によるナノピンセット先端部のリアルタイム検知法の確立
2. リアルタイム検知によるZ移動制御機構の試作と検証