| Project/Area Number |
23K26471
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| Project/Area Number (Other) |
23H01778 (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 (2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 27040:Biofunction and bioprocess engineering-related
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
座古 保 愛媛大学, 理工学研究科(理学系), 教授 (50399440)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
横田 秀夫 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, チームリーダー (00261206)
朝日 剛 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (20243165)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥18,850,000 (Direct Cost: ¥14,500,000、Indirect Cost: ¥4,350,000)
Fiscal Year 2025: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2024: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2023: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
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| Keywords | ナノ粒子 / 高感度検出 / 暗視野顕微鏡 / 一分子計測 / 金ナノ粒子 / 単一クラスター解析 / スペクトルイメージング |
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| Outline of Research at the Start |
ターゲット分子特異的に形成する金属ナノ粒子集合体に光をあてたときの散乱光スペクトルを単一クラスターレベルでイメージングすることにより、汎用的かつ高感度に分子検出する手法の開発を目的とする。本申請課題では、金などの金属ナノ粒子集合体のスペクトルイメージングに注目し、分子検出の高感度化を目指すとともに、様々なバイオマーカー分子検出応用への発展のための研究を進める。
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| Outline of Annual Research Achievements |
バイオマーカー等の分子検出には、これまでクロマトグラフィー法やELISA法などが行われてきたが、早期疾病診断のための検出感度は未だ不十分であった。それに対して申請者はこれまでに、ターゲット分子を加えたときの金ナノ粒子凝集に光をあてたときの散乱光強度を暗視野顕微鏡により単一クラスターレベルで計測し、ナノ粒子凝集を高感度に検出することによる高感度分子検出手法を提案した。しかし、汎用的なバイオマーカー検出のためには、タンパク質などを介して形成される、ナノ粒子間距離が大きい凝集体検出およびさらなる高感度化が不可欠である。本研究では、単一クラスター散乱光・蛍光のスペクトルイメージングおよび深層学習を駆使することで、より汎用的・超高感度かつ構造多型評価が可能なバイオマーカー分子の多元的検出法の開発を目指す。
本年度は、まず1本鎖DNA（ssDNA）を固定化した金ナノ粒子（ssDNA-AuNP）を用いたターゲットssDNA検出において、DNA固定化密度が少ない方が、高感度にターゲットssDNAを検出できることを明らかにした。本結果は、癌マーカーとして注目されているmiRNA検出に応用できると考えられる。
また、輝点色の異なる異種金属ナノ粒子の複合体が各単量体とは異なる輝点色を示すことを利用した標的分子検出を行った。Protein Gを表面に修飾した金ナノアーチン粒子(Protein G-AuNU)およびウシ血清アルブミン(BSA)を修飾した銀ナノ粒子(BSA-AgNP)により、ターゲット分子であるanti-BSA抗体存在下で形成されるヘテロダイマー観察による分子検出を行った。DFMによる輝点観察において、Anti-BSA濃度依存的な複合体輝点割合の上昇が観察され、本手法によるタンパク質検出が可能であることが示された。
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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
核酸検出の高感度化に向けて、金ナノ粒子の表面修飾に関する指針を得ることができた。また、異種金属ナノ粒子の架橋型複合体の観察により、タンパク質などのサイズが大きいターゲット分子検出が可能であることが示された。
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| Strategy for Future Research Activity |
輝点色の異なる異種金属ナノ粒子の複合体が各単量体とは異なる輝点色を示すことを利用した標的分子検出において、ターゲット分子によるanti-BSA抗体存在下で形成されるヘテロダイマー輝点色の機械学習による自動化および高感度を目指した研究を行う。さらに、輝点のスペクトル取得の条件検討を行う。
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