2016 Fiscal Year Annual Research Report
Study on interactions between nanovesicles and solid surfaces toward new exosome medicine
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15K13361
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
荻野 俊郎 横浜国立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70361871)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | エクソソーム / ガン診断 / 固体表面 / 脂質二分子膜 / 吸着 / 機械学習 / 原子間力顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
エクソソームとは細胞から放出されるナノスケールのベシクル(小胞体)で、直径は30～150nm程度、ガン細胞を含むあらゆる細胞から放出され、またあらゆる体液に含まれている。エクソソームはホスト細胞の性質を引き継いでいるため、エクソソーム解析はガンの早期診断に有力であると期待されている。本研究では、エクソソームの特徴抽出に、原子間力顕微鏡(atomic force microscopy, AFM)を用いて吸着様態と吸着に伴う変形を定量化する新しい手法を提案した。実験では、培養ガン細胞から抽出した3種類のエクソソームを用い、まず固体基板上の吸着様態をAFMにより観察した。その結果、変形のみを伴う単純な吸着、内容物が流失して潰れてはいるが破裂展開していない二層の脂質二分子膜形成、破裂展開した結果の一層の脂質二分子膜形成、および周辺のみ潰れて二層の脂質二分子膜を形成し中央に集められた内容物が半球をつくる目玉焼き形状の形成、以上の4種類の吸着が観察された。吸着に伴う変形とホスト細胞の特徴を高い確率で関連付ける方法として機械学習を採用した、AFM観察で利用できる形状抽出ソフトウェアから14パラメータを選び、AFM画像から得られる個々の粒子(エクソソーム)のデータを14次元空間にプロットすることにより判別器を作成した。その後、判別器作成に用いなかったAFM画像のデータをプロットしたところ、60～85%の確率で対応するホスト細胞の領域にプロット(正答)された。特に、基板として二酸化チタン単結晶を用いると、80～85%の正答率が得られた。従来、エクソソーム観察に用いられていた透過電子顕微鏡では、形状とサイズ以外の情報が乏しい。固体表面との相互作用に注目した本手法は、様々な基板を用いて吸着様態を比較することが可能であり、新たなガン診断法として期待できる。
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[Presentation] Applications of biointerface control to bioelectronics and nanomedicine2017
Author(s)
Toshio Ogino, Kazuki Ito, Naotoshi Sakaguchi, Tamiko Minamisawa, Sachiko Matsumura, Kanako Suga, Kiyotaka Shiba, Yasuo Kimura, Ayumi Hirano-Iwata
Organizer
The Int. Surfaces, Coatings and Interfaces Conference
Place of Presentation
Incheon, Korea
Year and Date
2017-03-29 – 2017-03-31
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Control of biointerfaces and its applications to exosome characterization2017
Author(s)
Toshio Ogino, Kazuki Ito, Yuta Ogawa, Masaki Nakamura, Tamiko Minamisawa, Sachiko Matsumura, Kanako Suga, Kiyotaka Shiba, Yasuo Kimura, Ayumi Hirano-Iwata
Organizer
Japan-Taiwan Nanomedicine
Place of Presentation
Taipei, Taiwan
Year and Date
2017-03-16 – 2017-03-17
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] 放出元細胞の同定に向けたエクソソームの基板吸着様態を用いる特徴抽出2016
Author(s)
伊藤和希, 小川裕太, 横田圭司, 松村幸子, 南澤宝美后, 菅加奈子, 芝清隆, 木村康男, 平野愛弓, 荻野俊郎
Organizer
日本表面科学会, 2016年真空・表面科学合同講演会
Place of Presentation
名古屋
Year and Date
2016-11-29 – 2016-12-01
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[Presentation] Characterization of exosomes using atomic force microscopy and scanning electron microscopy2016
Author(s)
Toshio Ogino, Kazuki Ito, Keiji Yokota, Yuta Ogawa, Tamiko Minamisawa, Sachiko Matsumura, Kanako Suga, Kiyotaka Shiba, Yasuo Kimura, Ayumi Hirano-Iwata
Organizer
13th Int. Conf. on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures
Place of Presentation
Frascati, Italy
Year and Date
2016-10-09 – 2016-10-15
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Extraction of morphological features of exosomes adsorbed to solid substrates toward host cell identification2016
Author(s)
Kazuki Ito, Yuta Ogawa, Keiji Yokota, Sachiko Matsumura, Tamiko Minamisawa, Kanako Suga, Kiyotaka Shiba, Yasuo Kimura, Ayumi Hirano-Iwata, Toshio Ogino
Organizer
20th Int. Vacuum Congress
Place of Presentation
Busan, Korea
Year and Date
2016-08-21 – 2016-08-26
Int'l Joint Research
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[Presentation] 固体基板への固定による生体物質の評価2016
Author(s)
荻野俊郎, 伊藤和希, 横田圭司, 小川裕太, 松村幸子, 南澤宝美后, 菅加奈子, 芝清隆, 木村康男, 平野愛弓
Organizer
電子情報通信学会・電子デバイス研究会
Place of Presentation
米沢
Year and Date
2016-04-21 – 2016-04-22
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