2016 Fiscal Year Annual Research Report
がん超早期診断・予防のためのがん特異的エクソソーム超高精度解析デバイス
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16H02091
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
馬場 嘉信 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (30183916)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
龍崎 奏 九州大学, 先導物質化学研究所, 助教 (60625333)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ナノバイオ / ナノ材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、ナノワイヤを用いたがん特異的エクソソームの捕集デバイスの開発を行い、個々の技術の性能評価を行った。ナノワイヤを用いたがん特異的エクソソームの捕集は、作製したナノワイヤ構造体に蛍光標識化抗体（がん特異的表面分子を認識）を表面修飾することで達成した。この際には、作製したナノワイヤの配向性や直径、面方位などが抗体の表面修飾に及ぼす影響の評価を行った。また、生体分子分離用に既に開発したナノワイヤ構造体(ACS Nano, 2013, 7, 3029(IF=13); Sci. Rep. (Nat. Pub. Group), 2014, 4, 5252(IF=6); Sci. Rep. (Nat. Pub. Group), 2015, 5, 10584(IF=6))上に酸化グラフェンを吸着させることで、酸化グラフェンナノワイヤの作製に成功した。作製した酸化グラフェンナノワイヤの物性評価には、電子顕微鏡(SEM/STEM/TEM)法やX線回折法を用いた。その後、酸化グラフェンナノワイヤに蛍光標識化抗体の物理的修飾を行った。酸化グラフェンの特性(Small, 2012, 8, 977)により、修飾後に蛍光分子の蛍光強度が減少することが確認された。また、蛍光標識化抗体を酸化グラフェンナノワイヤから脱離することによって蛍光分子の蛍光強度が回復することも確認された。これら結果より、蛍光標識化抗体を用いて、蛍光のON/OFFの概念実証を行うことに成功した。さらに、酸化グラフェンナノワイヤに修飾した蛍光標識化抗体によるエクソソームの捕集と、抗体の脱離によるエクソソームの回収にも成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度は、当初計画していた酸化グラフェンナノワイヤの作製と、そのナノワイヤへの蛍光標識化抗体の物理修飾ならびに、蛍光強度の減少を確認した。また、蛍光標識化抗体を酸化グラフェンナノワイヤより脱離することによって蛍光強度が回復することも確認し、蛍光分子のON/OFFの概念実証に成功している。さらに、酸化グラフェンナノワイヤに修飾した蛍光標識化抗体によるエクソソームの捕集と、抗体の脱離によるエクソソームの回収にも成功しており、当初の計画以上に進展していると考えた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、横型ナノポアであるナノポアチャネルによるエクソソームのサイズ解析を行う。申請者は既に縦型ナノポアを用いることで、がんによるエクソソームのサイズ変化(がん: 58 nm; 正常:46 nm)の計測を実証している。その得られた知見を基に、ナノポアチャネル(横型ナノポア)でも同様の計測結果が得られるかどうかの実証を行う。縦型ナノポアは蛍光計測と電流計測を同期させることは技術的に困難であるため、横型ナノポアであるナノポアチャネルが来年度以降の蛍光・電流計測の同時計測には必要不可欠である。ナノポアチャネルでエクソソームの蛍光計測を行うために十分な流路長を確保すると、長くなった流路長に応じてポア部分の抵抗値が上昇し、エクソソーム導入による抵抗値の微小な変化量が読み取ることができない。そのため、本研究課題では、計測部はブリッジ回路を用いた計測系を開発する。ブリッジ回路では、釣り合いのとれた回路間において流れ込む電流値を計測するため、理論的には、大きな電圧を印加することによるS/N比の増強が可能となる見込みである。
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[Journal Article] A millisecond micro-RNA separation technique by a hybrid structure of nanopillars and nanoslits2017
Author(s)
Wu Q., Kaji N., Yasui T., Rahong S., Yanagida T., Kanai M., Nagashima K., Tokeshi M., Kawai T., Baba Y.
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 7
Pages: 43877,43883
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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