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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Rapid pattern recognition of OncomiR by DNA computation

Research Project

Project/Area Number 19H00901
Research InstitutionTokyo University of Agriculture and Technology

Principal Investigator

川野 竜司  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90401702)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 鈴木 宏明  中央大学, 理工学部, 教授 (20372427)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
KeywordsDNAコンピューティング / ナノポア計測 / マイクロ流体技術 / リポソーム / コアセルベート
Outline of Annual Research Achievements

本研究ではDNAコンピューティング技術とナノポア計測によるラベルフリーDNA分子検出法を組み合わせることにより、早期がん診断マーカーとして期待されるmicroRNA(miRNA)群のがんパターン診断法の構築をめざす。申請者はこれまで、ナノポア計測によるDNA演算出力分子の迅速検出、これを利用したmiRNA群のパターン診断への応用について研究してきた。最近我々が開発した胆管癌時に発現亢進する5種miRNAパターン認識法が、実際のがん患者の血液検体にも適用可能であることを見出したが、これまでナノポア計測では計測不可能であった超低濃度領域(~fM)のmiRNAを検出している理由が不明であった。そこで昨年度からこの機構解明に向け取り組みを行い、さらにmiRNA発現上昇と減少を同時に判定可能なDNA演算方法の開発に取り組み、扁平上皮癌の診断へ応用した。
分担者の鈴木は、別のアプローチからの診断の高感度化を見据え、リポソーム内核酸増幅法の確立に取り組み、基礎条件を確立した(論文執筆中)。また、定量解析に向けてマイクロ流路を用いて製造した均一リポソーム内で生化学反応を行う条件も確立した(論文投稿中)。並行して、複合コアセルベートを、サンプル中に低濃度で存在する核酸を高濃縮して検出する課題に取り組み、一定の条件を確立した。今年度はこれらに関連する成果に関して、JACS Auを含む査読付き論文、および国内外の複数の学会において公表した。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (20 results)

All 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 2 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 5 results) Book (2 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Radboud University(オランダ)

    • Country Name
      NETHERLANDS
    • Counterpart Institution
      Radboud University
  • [Journal Article] Ultra-low concentration detection of DNA without its amplification using a biological nanopore2023

    • Author(s)
      Takeuchi Nanami、Kawano Ryuji
    • Journal Title

      Biophysical Journal

      Volume: 122 Pages: 287a~287a

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2022.11.1631

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] MicroRNA Detection at Femtomolar Concentrations with Isothermal Amplification and a Biological Nanopore2023

    • Author(s)
      Takiguchi Sotaro、Kawano Ryuji
    • Journal Title

      Methods in Molecular Biology

      Volume: 1 Pages: 67~74

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-2982-6_5

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] New Sensing Technologies: Microtas/NEMS/MEMS2023

    • Author(s)
      Yasuga Hiroki、Shoji Kan、Koiwai Keiichiro、Kawano Ryuji
    • Journal Title

      Encyclopedia of Sensors and Biosensors

      Volume: 1 Pages: 526~540

    • DOI

      10.1016/B978-0-12-822548-6.00046-7

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pattern Recognition of microRNA Expression in Body Fluids Using Nanopore Decoding at Subfemtomolar Concentrations2022

    • Author(s)
      Takeuchi Nanami、Hiratani Moe、Kawano Ryuji
    • Journal Title

      JACS Au

      Volume: 2 Pages: 1829~1838

    • DOI

      10.1021/jacsau.2c00117

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Endocytosis of Coacervates into Liposomes2022

    • Author(s)
      Lu Tiemei、Liese Susanne、Schoenmakers Ludo、Weber Christoph A.、Suzuki Hiroaki、Huck Wilhelm T. S.、Spruijt Evan
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 144 Pages: 13451~13455

    • DOI

      10.1021/jacs.2c04096

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] ナノポア計測によるDNA演算情報の復号化2022

    • Author(s)
      滝口創太郎、川野竜司
    • Journal Title

      高分子学会誌

      Volume: 71 Pages: 534-535

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 生体ナノポアを用いた核酸検出とDNA演算技術との融合による診断応用2022

    • Author(s)
      滝口創太郎、竹内七海、川野竜司
    • Journal Title

      応用物理学会M&BE分科会誌

      Volume: 33 Pages: 212‐216

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Ultra-low concentration detection of DNA without its amplification using a biological nanopore2023

    • Author(s)
      Takeuchi Nanami, Kawano Ryuji
    • Organizer
      BPS2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ナノポアリキッドバイオプシー:血中由来短鎖核酸の一分子計測2023

    • Author(s)
      川野竜司
    • Organizer
      第7回 Liquid Biopsy 研究会
    • Invited
  • [Presentation] Pattern Recognition of microRNA Expression in Body Fluids Using Nanopore Decoding at Subfemtomolar2023

    • Author(s)
      Takeuchi Nanami
    • Organizer
      Nanopore Weekly Meeting
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 分子演算システムによる複数miRNAのパターン認識2022

    • Author(s)
      川野竜司
    • Organizer
      第42回キャピラリー電気泳動シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] Femtomolar MicroRNA Detection by Diagnostic DNA System and Biological Nanopore2022

    • Author(s)
      Takeuchi Nanami, Kawano Ryuji
    • Organizer
      uTAS2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Direct Detection of DNA Methylation and Determination Intermediates using Biological Nanopore2022

    • Author(s)
      Liu Ping and Ryuji Kawano
    • Organizer
      uTAS2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Optimization of the cell-free protein synthesis in monodisperse liposomes produced by microfluidics2022

    • Author(s)
      Ryota Ushiyama, Reiko Sato, Mamiko Tsugane, Tomoaki Matsuura, Hiroaki Suzuki
    • Organizer
      uTAS2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Artificial cell studies in microfluidics2022

    • Author(s)
      Hiroaki Suzuki
    • Organizer
      The 10th Asia-Pacific Conference of Transducers and Micro-Nano Technology 2022 (APCOT 2022)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Microfluidic technologies for artificial cell studies2022

    • Author(s)
      Hiroaki Suzuki
    • Organizer
      35th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2022)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Book] 疾患バイオマーカーとしてのマイクロRNAと診断応用2022

    • Author(s)
      落谷孝広、松﨑潤太郎
    • Total Pages
      276
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • ISBN
      978-4-7813-1667-3
  • [Book] Molecular Robotics An Introduction2022

    • Author(s)
      Satoshi Murata
    • Total Pages
      296
    • Publisher
      Springer Nature
    • ISBN
      978-981-19-3987-7
  • [Remarks] 東京農工大学 川野研究室

    • URL

      http://web.tuat.ac.jp/~rjkawano/index.html

URL: 

Published: 2023-12-25  

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