2020 Fiscal Year Annual Research Report
A Production Device for Lipid Bilayer Bioreactor and Its Application for Biomarker Detection Technology
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19H02576
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
鈴木 宏明 中央大学, 理工学部, 教授 (20372427)
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2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 人工細胞 / リポソーム / バイオリアクター / バイオマーカー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，マイクロ流体工学を用いて簡便かつ高効率にナノ~ピコリットルサイズの巨大脂質膜小胞(ジャイアントユニラメラベシクル，GUV)を区画としたバイオリアクターを製造する方法を確立し，がんなどの疾患バイオマーカの高感度検出に応用する．現在，マイクロドロップレットを利用した生化学分析法が市場で製品化されるまで成熟したが，細胞の区画である脂質二重膜を容器として用いた系は基礎研究段階にとどまっている．その大きな要因として，均一・均質な膜 小胞を製造する方法が未成熟であることが挙げられる.本研究では，最近オランダのW. Huck研究室で開発された，マイクロ流路を用いてW/O/W液滴のテンプレー トからGUVを得る方法(Deng et al., JACS, 2016)を大幅に改良し，ドロップレット系で多く用いられる生化学反応に適合したリポソームリアクタシステムを開発 する．さらに，申請者の研究室で開発したGUV内RT-PCR法(Tsugane & Suzuki, Sci. Rep., 2018)と組み合わせ，体液中に存在する疾患マーカーであるエクソ ソーム内mRNAとmiRNAを高感度で検出する基礎技術を開発する．２年目である2020年度は，マイクロ流路を用いたW/O/W液滴の形成とデウェッティング現象を利用した液滴からのリポソーム形成に関する実験，および，RT-PCRやEXPAR，WGAなどのリポソーム内核酸増幅法の条件検討を行った．
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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
昨年度に習熟した，ガラスキャピラリを用いたW/O/W液滴およびデウェッティング現象によるリポソーム形成法を参考にし，より精密な流体制御が可能なマイクロ流路の中で同様のリポソーム形成が可能な条件を詳細に探索した．その結果，従来法では5%程度であったW/O/W液滴の形成率が，ほぼ100%になる条件を確立できた（特許出願済み）．また，W/O/W液滴のオイル層が分離してリポソームができる条件も確立でき，かつ，この容器内での分子濃縮が可能であることも証明した．現在，本内容について論文を執筆中である．並行して，従来法で作製したリポソーム内で，種々の核酸増幅反応が進行する条件を確立した．
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| Strategy for Future Research Activity |
当面は，マイクロ流路で形成させた均一リポソーム内で，種々の核酸増幅反応が進行することを確認する．PCR法は，大きな温度変化のサイクルを繰り返し与えるため，リポソーム膜の強化が必要だと考えており，ナノ材料で被覆する方法を検討予定．その他の等温核酸増幅反応（EXPAR, WGA)は問題ないと考えている．研究期間終了までに，これらの反応により，生体膜内に保護されている核酸を抽出を経ず増幅させ，特定の配列を検出する系の確立に必要な基礎条件を明らかにする．
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