2023 Fiscal Year Final Research Report

Fundamental study on bioelectronic chip for diagnosis of pathologic conditions based on specific and ultrahighly sensitive detection of prion-like protein

Research Project

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Project/Area Number	20H00663
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Medium-sized Section 90:Biomedical engineering and related fields
Research Institution	Kyoto Institute of Technology
Principal Investigator	Noda Minoru 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 教授 (20294168)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	山門穂高京都大学, 医学研究科, 特定准教授 (10378771) 澤村正典京都大学, 医学研究科, 助教 (60852423) 島内寿徳岡山大学, 環境生命自然科学学域, 准教授 (10335383) 寒川雅之新潟大学, 自然科学系, 准教授 (70403128) 福澤理行京都工芸繊維大学, 情報工学・人間科学系, 准教授 (60293990)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2024-03-31
Keywords	診断用チップ / プリオン様タンパク質 / バイオセンサ / 脂質膜 / αシヌクレイン / リポソーム / アミロイドβ / 統計解析
Outline of Final Research Achievements	This study aims to realize ultra-early diagnosis of various dementias and diagnosis using easily obtained body fluids (blood), and conducted basic studies on highly reproducible diagnostic markers for diagnosis and treatment effectiveness evaluation, and new pathological diagnostic sensor systems that enable ultra-early diagnosis using these markers. By specific detection of dementia-causing protein a-synuclein, Ab, we confirmed the effectiveness of a lipid membrane with gangliosides of controlled composition, increased the sensitivity by about two orders of magnitude (equivalent to ~10 fM) with a cantilever, examined the dimensions and shape of nanostructures with an LSPR sensor, and increased the sensitivity to detect the fibril at 27 pM against the target ~1 pM by using the self-template effect. We also collected data using the LSPR multi-cell compatible scanning spectroscopic measurement system, and investigated a system that can comprehensively verify statistical learning models.
Free Research Field	人間医工学、センサ工学、電子デバイス工学、電子材料工学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究は、様々な認知症の原因とされるアミロイドを高感度に超早期に検出して、診断、治療に活用するために、その生化学的機序、それに応じた最適な測定技術・条件の導出から実用化研究に至る学術的な基盤を得ることを目指した。そのために従来の分子生物学的研究の手法のみを用いた研究展開に留まらず、同法に有効なマイクロセンサ工学技術を具体的に融合させた我々独自の新しい技術を考察、実施して得られた研究成果には十分な学術的意義があると考える。認知症の原因物質を高感度に超早期に検出し、診断・治療に役立たせ得る本研究で得られた基礎的な研究基盤・成果は、更なる実用化を目指す現時点でおいて有意な社会的意義を有すると考える。