Development of analytical method for exosome in exhaled breath condensate using a surface plasmon resonance sensor

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K18985
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 34:Inorganic/coordination chemistry, analytical chemistry, and related fields
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: Nakajima Hizuru 東京都立大学, 都市環境科学研究科, 准教授 (10432858)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 手嶋 紀雄 愛知工業大学, 工学部, 教授 (30292501) ; 東海林 敦 東京薬科大学, 薬学部, 准教授 (90459850)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2023-03-31
• Keywords: 表面プラズモン共鳴センサー / エクソソーム / 人工生体膜 / 膜融合 / 呼気凝縮液

Outline of Final Research Achievements

Exosomes have been reported to be contained in human exhaled breath. Since exosomes contain information on the cells from which they are secreted, it would be possible to non-invasively and rapidly evaluate the diagnosis and progress of cancer if a method could be established to easily analyze exosomes in exhaled breath in clinics. In this study, we developed a simple and rapid method for the qualitative and quantitative analysis of exosomal membrane proteins using the membrane fusion phenomenon between exosomes and artificial biological membrane, and an SPR sensor. We also developed a portable exhaled breath condensate sampler for analyzing exosomes in exhaled breath.

Free Research Field

分析化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

エクソソームの膜タンパク質は，一般的にLC-MSやイムノアッセイ法で分析されているが，前処理時に添加した界面活性剤により消化酵素や膜タンパク質の活性が低下するため，定量分析が難しいという問題がある。これに対して，本研究で開発した手法では，界面活性剤を用いずに，エクソソームを含む試料溶液をセンサーチップに滴下するだけで，簡便に定性と定量が可能であるので，学術的に意義のある研究である。また，本手法により呼気を用いて非侵襲的かつ迅速に癌の診断や進行状況を評価できる可能性があるので，社会的にも意義のある研究である。