Enhancing sensitivity of beta-amyloid sensor for early diagnosis of Alzheimer's disease

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K12681
• Research Institution: Konan University
• Principal Investigator: 藤井 敏司 甲南大学, フロンティアサイエンス学部, 教授 (80271518)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: アルツハイマー病 / アミロイドベータペプチド / 電気化学センサー / バイオセンサー / ペプチド / 電気化学 / ナノバイオセンサー

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、全世界的に喫緊の課題であるアルツハイマー病の発病リスクを発症前に早期に評価できる測定系を構築することを目的としている。これまで、我々が独自に開発した、アミロイドβペプチドの凝集を促進するペプチドであるAFPPを修飾した電極を用いて、血漿中に含まれるアミロイドβペプチドの濃度である数10から数100pMの試料を電気化学的に定量検出することに、昨年度に改良を重ねて試験管レベルで成功した。
本年度は、実際の想定試料である血漿を用いて、アミロイドβペプチドの定量測定を試みた。その結果、緩衝溶液中では、10 pM~ 1000 pMまで濃度と信号変化の間に良好な直線関係が得られ、アミロイドβの定量測定が可能であったが、血漿を試料として測定した場合、0.25 nM以上の濃度範囲でしか、濃度と信号変化の間に良好な直線関係を得ることができなかった。また、添加したアミロイドβのうち、どの程度シグナルとして検出できているかを確認したところ、0.75 nM以上ではほぼ100%に近い試料を検出できているが、それよりも低濃度領域においては、極端に回収率が低下した。これらの結果より、血漿を用いた測定では血漿に含まれている夾雑物質の影響を受けていることが示唆された。そこで、血漿中に含まれる夾雑物質がどのように測定に影響しているのかを調べるため、AFPP修飾電極の洗浄等を行い検討したところ、血漿中に含まれる様々なタンパク質が修飾電極表面に非特異的に吸着することにより、定量測定を妨げていることが分かった。現在、タンパク質の非特異吸着を防ぐべく、検討を進めている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

現在までに、血漿中のアミロイドβの濃度範囲を測定できる感度に到達し、血漿を測定対象とした際の問題のあぶり出しまでできており、これは当初の予定通りである。しかし、超高感度化に対する電極の修飾条件や測定条件の最適化がまだできていないため、やや遅れている、との自己判断となった。

Strategy for Future Research Activity

最も高感度に測定できる電極の修飾条件や、溶液の調整条件を最適化するとともに、血漿中に含まれる夾雑タンパク質の非特異吸着を防ぐためのさまざまな工夫を凝らして、血漿試料で目的とする数10~数100 pMの濃度のアミロイドβペプチドを定量測定できるように検討していく。

Causes of Carryover

新型コロナ感染症の影響もあり、研究実施可能時間が減少したことと、研究実施を担当した学生の大学院入試に伴う中断期間が長かったため、次年度使用額が発生してしまった。
新型コロナ感染症も落ち着きを見せ、担当学生が2名に増えたこともあり、今年度は計画に従って予算を執行していく予定である。