2021 Fiscal Year Annual Research Report
A construction of new biosensor technology enabling highly sensitive detection of alpha-synuclein fibril originated from Parkinson's disease patient
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19K22964
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
野田 実 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 教授 (20294168)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山門 穂高 京都大学, 医学研究科, 特定准教授 (10378771)
島内 寿徳 岡山大学, 環境生命科学研究科, 准教授 (10335383)
寒川 雅之 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (70403128)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | パーキンソン病 / αシヌクレイン / リポソーム / 脂質膜 / カンチレバーセンサ / フィブリル / モノマー / 糖脂質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度である令和３年度までに、aSyn凝集体の検出能力をさらに大きく高めることができた。即ち、①カンチレバーセンサ・ピエゾ抵抗検出部応力集中による1桁弱の感度向上、②溶液中塩濃度の最適化による約５倍の感度向上、③パーキンソン病患者の血清測定にて①②による数倍の識別性向上を確認できた。
１）aSyn標準物質の検出においてsandwich ELISA法でpg/mlオーダーの検出系を確立、髄液・血清においても交雑物質の影響を受けず同様の感度を確認した。RT-QUIC系でも1pg/ml以下の標準物質検出が可能な系を確立し、両系を組合せ脳homogenateからのパーキンソン病、多系統萎縮症特異的なaSyn凝集体を検出可能とした。
２）①脂質種を最適化、②機能性分子による脂質膜修飾・添加双方で、単一成分、混合成分、生体由来の抽出脂質を使用し、aSynのモデル系としてAβモノマーを用いた結果，相分離性脂質混合系や糖鎖脂質の混合系がAβに対する検出感度を増強した。この脂質組成をaSynモノマーに応用した結果，特異的蛍光プローブとの結合性等が大きく変化し、aSyn凝集体形成過程への干渉が大きくAβモデル系のaSyn凝集体検知用脂質組成の探索の有用性を確認した。
３）カンチレバーセンサではピエゾ抵抗部応力集中化で荷重応答が4倍以上となり、歪ゲージを2つ配置した2ゲージ結線ブリッジ回路構成でさらに感度2倍とした。歪ゲージ材料としてCr-N薄膜を用い従来NiCrより3倍以上の高感度化、NiCrも成膜条件を調整し3倍以上に高感度化できた。
４）バイオ測定溶液の設定として、タンパク質凝集を進める塩添加を検討した結果、その濃度の最適化で大幅にaSyn凝集の検出感度、同時に選択能力を高めることができた。患者生体液として数回血清評価を行ったが現時点でも非患者、健常者と十分な識別性を確認できた。
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