2023 Fiscal Year Final Research Report

Detection of target molecules expressed on a cell surface based on electrochemiluminescence

Research Project

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Project/Area Number	20H02597
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 28050:Nano/micro-systems-related
Research Institution	National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Principal Investigator	Kim Hyonchol 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)
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)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2024-03-31
Keywords	電気化学発光 / がん細胞 / 微小電極 / 微粒子 / ナノ粒子
Outline of Final Research Achievements	The main objectives of this work were: (1) improvement of the detection technology of target marker molecules on a cell surfaceby electrochemiluminescence (ECL), and (2) evaluation of the detection of target cells, such as circulating tumor cells, as a model case. Main topic of technological development was (1), and the improvements were performed on both the chip in ECL measurement and the probe in ECL detection. The chip was fabricated by creating cup-shaped microelectrode array on a substrate with many hemispherical concaves with almost same diameter as target cells, and successfully captured cells efficiently. In the development of ECL probe, we succeeded to improve ECL brightness by developing a new nano-particle probes on which both ruthenium complexes and antibodies were simultaneously immobilized. In results of the above improvements, we succeeded to improve the sensitivity of ECL detections of target cells.
Free Research Field	バイオセンシング
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	血中循環がん細胞検出など、血液中の特定の細胞を検出し診断する技術は、検査時の身体的な負担が少ないことから開発が盛んに行われているが、一方で課題も残る。そのひとつは検査時の偽陰性の問題であり、具体的には細胞の特性変化などによりマーカー分子の発現量が変化し、標的細胞を見逃してしまうものである。本研究は、標的細胞の検出感度を極限まで向上させることにより、これまで見逃されていたマーカー分子微量発現細胞を検出することで、血中標的細胞検査の信頼性を向上させることに貢献すると考えている。これにより、例えば転移がんなどを早期に検出することで治療の奏効率を向上させ、人々のQOL向上に貢献できると考えている。