2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of on-chip liquid biopsy for achieving express diagnosis of cancer primary tumor
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19H04489
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
中島 雄太 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (70574341)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤原 章雄 熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 講師 (70452886)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | がん検出 / リキッドバイオプシー / バイオマイクロデバイス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、主に各部位のがん環境下での細胞の動態と応答特性を評価することを目的とし、研究を推進した。具体的には、卵巣がん、肺がん、胃がん、腎臓がん、大腸がんなどの各部位のがん細胞を培養ディッシュ上に播種し、サブコンフルエントになるまで培養した。サブコンフルエントの状態から24時間後に各種癌細胞の培養上清をそれぞれ回収した。回収したがん細胞の培養上清をセンサとして使用する細胞の培養液に添加することによって細胞を疑似的ながん環境中で培養した。この際に細胞が産生するサイトカインをELISA（Enzyme-Linked Immunosorbent Assay）で評価した。また、細胞に発現するたんぱく質をWestern Blottingで評価した。蛍光染色と蛍光顕微鏡により細胞の形態を観察した。これらの評価の結果、各種がん細胞の環境中で培養されたセンサ細胞から産生される炎症性サイトカインや抗炎症性サイトカインは、がん種に応じて産生の有無や産生量に違いが出ることを実証した。また、細胞内に発現するたんぱく質についても、がん種に応じて発現の有無が生じることを明らかにした。これらの知見は本研究の根幹にかかわる重要な情報であるため、がんの種類や分析するサイトカインの種類をさらに精査し、次年度も引き続きデータ取得を実施する予定である。
一方、細胞からの産生物を検出するデバイスについて、デバイスの全体設計を行い、製作プロセスについて検討した。本デバイスは、マイクロ加工技術を駆使して製作するものであり、デバイス内に培養した細胞に対して送液を行い、送液されたサンプル内に含まれる物質に細胞が応答することによってがんを検出する仕組みである。本デバイスの実際の製作と実験・検証については次年度に実施する予定である。
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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
当初の予定通り、複数種類のがん部位の細胞を培養し、その上清を基にしてセンサ細胞から産生されるサイトカインや発現するたんぱく質、細胞形態の評価を行った。実験回数により再現性も得られつつある。上記の通り当初の計画を着実に実行しており、次年度も計画に沿った研究推進が可能であることから、今年度の達成度はおおむね順調であると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度に引き続き、次年度も主に各部位のがん環境下での細胞の動態と応答特性を評価する実験を行い細胞が産生するサイトカインや発現するたんぱく質、細胞形態を明らかにする。具体的には、今年度実施した、卵巣がん、肺がん、胃がん、腎臓がん、大腸がんについての追加実験を行い、データの再現性を検証すると共に、上記のがん種に加えて乳がんなどの別部位のがん細胞を追加して検証を行う。これと同時に、サイトカインの種類についても精査していく予定である。
一方、細胞の産生物を効果的に検出するデバイスを製作する。デバイスはフォトリソグラフィをベースとした半導体加工技術を用いて製作する予定である。デバイス上で細胞を培養する点、液体を流す点、細胞応答を評価する点、細胞形態を観察する点などの観点から、デバイスの構成材料は、透明のPDMS構造体とガラス基板から成るデバイスの実現を目指す。本デバイスの中でセンシング用の細胞を培養できる構造にし、デバイス内で安定してセンシング用細胞が培養可能であることを実証する。構築したデバイス内にセンシング用細胞を培養し、そのデバイスにがん細胞の培養上清を導入することによって、センシング用細胞が応答し、R1年度に検証した結果と同等の結果が得られることを検証する。また、製作したデバイスを用いることによって、効率的に検出できることを実証する。
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