2020 Fiscal Year Annual Research Report
１細胞単位電気化学発光計測技術によるマーカー分子微量発現がん細胞の超高感度検出
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20H02597
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
金 賢徹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (70514107)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 大 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ長 (80533190)
小島 直 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (30356985)
山村 昌平 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ長 (50432141)
中村 史 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 客員教授 (40357661)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 微粒子 / 電気化学発光 / マーカー分子検出 / 電極 / がん |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では具体的に(1)電気化学発光(ECL)計測による標的細胞表面マーカー分子検出技術の改良、(2)血中循環がん細胞検出をモデルケースとした標的細胞の検出実証の2つの課題を設定している。第1年度の成果は以下のとおりである。
課題(1)では、一般的な細胞表面マーカー分子の標識・検出では、マーカー分子と選択的に結合する抗体を蛍光色素など可視化用プローブで予め修飾しておき、その抗体を細胞と作用させることでマーカー分子を抗体を介して可視化用プローブで標識し検出する方法が広く用いられる。ECL計測の場合はルテニウム錯体などのECLプローブを同様に予め抗体に修飾しておくが、この修飾の際、抗体に対するルテニウム錯体の修飾導入部位の制御が難しく、修飾法によっては抗体の抗原に対する結合活性を低下させてしまう場合がある。そこで本研究では、抗体と可視化用プローブをそれぞれ異なる部位で固定化可能な担体を用意し、担体にそれぞれを固定化した後にその担体を細胞と作用させて標識する新たな標識技術の開発を推進した。ECLプローブは低分子で担体への固定化に工夫が必要であったため、プローブの発光活性を失わず担体に固定化可能な分子を新たに合成し、新規合成分子の担体への固定化法について評価を行うことができた。また課題(2)では、血中循環がん細胞検出でマーカー分子として広く用いられるEpCAMをモデル分子として選定した上で、蛍光計測では検出が難しいEpCAM微量発現ヒト乳がん細胞株に対してECLプローブ修飾抗EpCAM抗体を作用させ、本研究技術の特長であるカップ形状微小電極に細胞を捕捉してECL計測を行った結果、比較対象と比べてECL輝度に優位な差が見られた。
以上のように、研究第1年度ではECL計測の検出感度を向上させるための新規プローブの開発、およびマーカー分子微量発現がん細胞のECL計測による検出実証に成功した。
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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
研究第1年度では、細胞表面マーカー分子への結合活性を低下させずかつECL検出感度を向上させる新規プローブ分子の合成に成功するなど、当初研究計画を概ね達成することができた。COVID-19の影響で実験推進が例年同様にいかない時期もあったが、オンライン会議を活用し研究進捗や今後の方針について緊密に打ち合わせを行うなど、影響を最小限に抑えることで全体的には概ね順調に研究が進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究第1年度では新規ECLプローブ分子を合成したため、研究第2年度では本プローブ分子を担体に固定化しさらに細胞表面マーカー分子を標識する技術の確立、さらに本技術を用いて蛍光計測では検出が難しいマーカー分子微量発現がん細胞の高感度検出の実証研究を推進する予定である。これらの研究を推進しつつ、将来的な技術の橋渡しを見据えて、血液サンプルを計測するために最適なチップデザインの決定、チップの簡便で安価な作製方法の確率、サンプル前処理条件の決定、最適なECL計測条件の確立に向けた検討を並行して推進していく。
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