2016 Fiscal Year Annual Research Report
線虫C. elegansの嗅覚機構を模倣した乳癌検知システムの研究開発
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15H01804
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
都甲 潔 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (50136529)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
前原 喜彦 九州大学, 医学研究院, 教授 (80165662)
内田 誠一 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (70315125)
二ノ宮 裕三 九州大学, 味覚・嗅覚センサ研究開発センター, 学術研究員 (50076048)
松井 利郎 九州大学, 農学研究院, 教授 (20238942)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 癌検知 / 嗅覚 / 匂い / バイオマーカ / 簡易迅速・超高感度計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
バイオマーカの特定を行うために，コントロール研究参加者の尿サンプルを収集した．また，乳癌細胞と乳由来線維芽細胞を用いて培養液を作製した．その結果，乳癌細胞株培養液中より，正常線維芽細胞株培養液中にはほとんど存在しない特徴的な難揮発性化合物をGC-MS 分析により同定することに成功した．このバイオマーカ候補物質は，既存のヘッドスペース回収法では見出されていなかった物質である．加えて，それら化合物が乳癌患者由来の尿においても検出可能であり，正常者（乳癌検査陰性）由来の尿においては，検出されない（あるいは，極微量）ことを見出した．
次に癌探知犬を用いた実験については，27年度に引き続き，培養細胞培養液において癌（乳癌および大腸癌細胞株）と正常（線維芽細胞株）の違いの判断が可能であることを再確認すると同時に，幾つかの候補物質を入れた呼気バックでの検証も試みた．
さらに画像処理による線虫の走化性の定量化を行った．画像データから走化性指数を算出し，実際の目算に近似するシステムを構築した．線虫の行動を撮像し，動画像解析によって線虫の行動を定量化した．その結果，目視の行動観察と比較して同等程度の定量化を実現できた（マクロ走化性）．また，動画で撮影したことで目視では困難であった細かな走化性指数の経過情報（ミクロ走化性）を得ることに成功した．
乳癌のバイオマーカ候補を検知する化学受容体として，難揮発性化合物に親和性が高い苦味受容体ファミリーに着目した．25種類のヒト苦味受容体再構築系の確立を試みた.その結果，既知の苦味分子に応答を示し，再構築系が機能することが明らかになった．
高感度センシングデバイスの開発では，SPR免疫センサを用い，尿中低分子バイオマーカに関して，HVA（小児癌や皮膚癌のバイオマーカ）の検出に成功した．加えて，上記バイオマーカ候補物質の抗体作製に取り掛かった．
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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
本研究の研究課題である①前向き臨床試験, ②生理学的な解析および原因物質（バイオマーカ）の特定，③走化性の数値化，④匂い受容体を発現させた培養細胞系を用いたセンシング，⑤超高感度センシングデバイスの開発について，課題毎に進捗に差異はあるものの，最終目的のバイオマーカの同定とセンシングデバイスの開発についてはほぼ成功しつつあり，加えて，走化性の数値化については完成を見た．また，学会・研究会における発表も順調に行われている．生物嗅覚については汎用性を高めるため線虫C.elegansに限定せず，ヒトよりはるかに嗅覚感度の高いイヌ（癌検知犬）の嗅覚も利用し，結果をGC-MS分析と併用することで，研究の成功を期した．特に28年度得たバイオマーカ候補物質は癌という遺伝子変異を匂い成分により捉えた最初の知見であると考えられる．
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度に続き，生物の嗅覚機構を利用するのみならず，GC分析も並行して行うことで候補化合物の絞り込みを行い，尿検体も増やすことで，尿中の乳癌バイオマーカの確定を行う．28年度見出した候補物質のモノクローナル抗体を作製し，SPRセンサでの高感度検出を可能とする．以上の研究を行うことで，癌細胞由来の匂いを検出するセンシングデバイスを開発する．また必要な特許戦略も策定する．
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