| 研究領域 | 革新的ナノテクノロジーによる脳分子探査 |
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| 研究課題/領域番号 |
21H05092
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅱ)
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
川井 隆之 九州大学, 理学研究院, 准教授 (60738962)
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| 研究分担者 |
太田 誠一 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (40723284)
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| 研究期間 (年度) |
2021-08-23 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
40,690千円 (直接経費: 31,300千円、間接経費: 9,390千円)
2023年度: 13,520千円 (直接経費: 10,400千円、間接経費: 3,120千円)
2022年度: 13,520千円 (直接経費: 10,400千円、間接経費: 3,120千円)
2021年度: 13,650千円 (直接経費: 10,500千円、間接経費: 3,150千円)
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| キーワード | キャピラリー電気泳動 / 質量分析 / 次世代シーケンサー / 一分子 / 神経伝達物質 / miRNA一分子検出 / miRNA / 一分子検出 / 超高感度 / CE-MS / 機能性ナノ粒子 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
キャピラリー電気泳動-質量分析 (CE-MS) などを用いた一細胞レベルの微量生体試料の網羅分析技術に，ナノ材料化学・信号増幅・一分子検出などの技術を融合することで，微量脳内成分を最小で一分子から精密解析できる「極限検出システム」を開発する。A01班との連携ではナノマシンの生体分子捕捉特性の解析およびフィードバックを実施し，A02班との連携ではうつ病モデルマウスの微量脳試料を対象にマルチオミックス解析を実施することで，「脳分子探査」のための研究基盤構築と脳機能・疾患の理解に貢献する。
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| 研究実績の概要 |
本研究では，超高感度キャピラリー電気泳動-質量分析 (CE-MS) を用いた一細胞レベルの微量生体試料の網羅分析技術に，次世代シーケンサー技術，ナノ材料化学・信号増幅・一分子検出などの技術を融合することで，微量脳内成分を最小で一分子から様々な生体分子を精密解析できる「極限検出システム」を開発している。
昨年度に開発した新たな濃縮原理に基づく超高感度CE-MS分析メソッドを用い，本年度はA02班から提供された脳脊髄液やマイクロダイアリシス試料を測定したところ，GABAなどの脳内分子10種類以上をpMレベルの感度に検出し，その経時変化を追跡することに成功した。同様に次世代シーケンサーを利用してmiRNAオーム解析を行い，得られたプロファイルからマウスの状態に関連するマイクロRNAを見出すことに成功した。
続いてA01班と連携し，12種類の神経伝達物質混合標品を用いて回収型ナノマシンによる回収性能をCE-MSで評価したところ，全ての標品成分の検出に成功し，そのピーク面積を算出して回収率を概算したところ，47-101%の値が得られ，回収型ナノマシンの性能を確認した。
一分子解析では，昨年度に引き続き蛍光検出に基づく一分子蛍光顕微鏡を利用した。cy5標識されたタンパク質に抗体を結合させることで分子の移動方向が転換するなど電気泳動挙動が大きく変化することを確認し，本手法による一分子ターゲット分析の可能性が示唆された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
A02班との連携では，脳由来試料である脳脊髄液やマイクロダイアリシスサンプルのCE-MS解析および次世代シーケンサー解析の両方に成功し，10種類以上の成分の経時変化の追跡に成功している。またA01班の連携でもナノマシンの回収率評価に成功しており，班間の連携を含めて概ね予定通りに研究を推進できている。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続きA02班と連携し，主にマウス生体脳においてマイクロダイアリシスなどの比較的侵襲度の低い手法で微量の脳内分子を経時的に回収し，次世代シーケンサーを利用したmiRNAオーム，超高感度CE-MSを用いた各種オミックス解析を実施する。濃縮効率や質量分析条件の最適化などを通じてさらなる感度向上を行い，現在20種類程度の主に低分子にとどまっている検出可能な成分を可能な限り増加させる。これら全ての成分に対して，経時的な測定が可能なシステムを構築し，病態モデルマウスや行動実験などを通じて脳機能解明研究を推進する。
またA01班との連携では，ヒト由来の脳脊髄液などを利用し，回収型ナノマシンの性能評価を継続する。上記A02班との連携で開発したより高効率な濃縮法などを適用することで，同様に可能な限り多くの種類の分子種に対して回収効率やバイアスの有無などを評価してフィードバックを行う。また将来的に血液に帰還したナノマシンを測定することを想定し，血液検体中の微量成分を解析可能かどうかの検証を推進する。
一分子解析についてはこれまでの成果の論文化を推進し，脳分子解析の応用を進める予定である。
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