2016 Fiscal Year Annual Research Report
光・電流同期計測系によるがん細胞由来エクソソームの解析
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15J03490
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
矢崎 啓寿 名古屋大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | エクソソーム / 電流計測 / 蛍光検出 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、がん細胞由来エクソソーム解析技術の高感度化を図るために、石英ガラス製マイクロチップ内にナノメートルスケールの微小空間を作製した。本研究では、マイクロチップ中のサンプル泳動用流路の中腹にある交差流路部分を粒子検出用構造として、この部分に導入された粒子の粒子径や蛍光強度などを検出する。直径30 nmから200 nmの幅広い粒径分布を持つがん細胞由来エクソソームの検出及び解析には、本研究で用いる光・電流同期計測系によって、粒子検出用構造と同程度の大きさから非常に小さな粒子までを検出することが必須である。電流シグナルは、粒子検出用構造にサンプルが導入されることで、ベースラインとなるゼロアンペアの値を始点として粒子径に依存した強度のマイナス電流が流れる。直径100 nm以下のがん細胞由来エクソソームの解析には、同じくナノスケールの粒子検出用構造が必須であることが前年度までの研究で明らかとなった。今年度は、電子線描画技術を用いることで、石英ガラス基板上にナノスケールの粒子検出用構造を作製することに成功した。ナノスケールの粒子検出用構造の寸法は、幅・高さ・長さがそれぞれ500 nmであり、本研究の検出理論に基づき30~300 nmの粒子まで計測可能であると想定された。実験の結果、このナノスケールの粒子検出用構造における高密度電場によってもたらされる計測ノイズが想定以上に大きく電流シグナルの検出は困難であったが、50 nmの粒子の導入には成功した。さらに今年度は、エクソソームと同様に脂質二重膜を持つ細菌を対象に、電流シグナルにサンプル表層の電場耐性などの情報が含まれていることを定性的に示すことに成功し、電流シグナル検出後の情報解析技術を向上させることができた。
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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
初年度までの研究で、がん細胞由来エクソソーム解析技術の基盤技術となる光・電流同時計測系を構築することに成功した。本年度は、直径30 nmから200 nmの幅広い粒径分布を持つがん細胞由来エクソソームの解析に対応するために[1]電流計測系の高感度化と、[2]検出後の電流シグナル情報解析技術の向上を行った。高感度化については、ナノスケール粒子の検出までは至っていないものの、50 nmの粒子の導入には成功している。また電流シグナル情報解析技術については、細菌をモデルサンプルとすることで、電流シグナルに含まれる詳細な情報が明らかとなった。これらの結果から、研究状況はおおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度は、[1]計測ノイズの改善によりナノスケール粒子の電流シグナルの検出と[2]電流シグナルに含まれる情報の定量的な解析技術の作製を目標とする。ナノスケール粒子の検出においては、粒子検出用構造の最適化によってノイズ低減を行うことで、検出が可能になると想定している。シグナル情報解析技術の作製においては、機械学習を組み合わせることで、定量的な情報解析が可能になると想定している。これらの目標を達成することで、がん細胞由来エクソソームの解析が可能になると考えられる。
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[Presentation] Microfluidic long-pore-channel to highlight bacteria contents2016
Author(s)
Hirotoshi Yasaki, Takao Yasui, Takeshi Yanagida, Noritada Kaji, Masaki Kanai, Mao Fukuyama, Kazuki Nagashima, Tomoji Kawai, Yoshinobu Baba
Organizer
MicroTAS 2016, The 20th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
Place of Presentation
Convention Center Dublin Spencer Dock, North Wall Quay Dublin, IRELAND
Year and Date
2016-10-10 – 2016-10-10
Int'l Joint Research
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