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超集積型プロテイン/細胞デバイスの創成とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 15201032
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 マイクロ・ナノデバイス
研究機関北陸先端科学技術大学院大学

研究代表者

民谷 栄一  北陸先端科学技術大学院大学, 材料科学研究科, 教授 (60179893)

研究分担者 高村 禅 (高村 禪)  北陸先端科学技術大学院大学, 材料科学研究科, 助教授 (20290877)
中野 秀雄  名古屋大学, 大学院・生命農学研究科, 教授 (00237348)
岸 裕幸  富山大学, 医学部, 助教授 (60186210)
森田 資隆  北陸先端科学技術大学院大学, 材料科学研究科, 助手 (80303353)
研究期間 (年度) 2003 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
46,150千円 (直接経費: 35,500千円、間接経費: 10,650千円)
2005年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
2004年度: 11,830千円 (直接経費: 9,100千円、間接経費: 2,730千円)
2003年度: 26,390千円 (直接経費: 20,300千円、間接経費: 6,090千円)
キーワードバイオチップ / 遺伝子チップ / 細胞チップ / 一細胞解析 / 抗体 / ドラッグスクリーニング / PCR / 半導体微細加工技術 / ドラックスクリーニング / プロテインチップ / タンパク合成系
研究概要

申請者らは、微細加工技術によりピコおよびナノリットルレベルでの微量容積を有するチャンバーを多数配置したマイクロチャンバーアレイチップを設計・作製し、このチップ上で一分子および一細胞レベルでの検出および解析が可能なシステムの開発を行った。まず、免疫細胞の網羅的解析システムの開発として、ナノリソグラフィー技術であるLIGAプロセスを用いて、20万個以上のチャンバーウェル(直径10μm)を有するポリスチレン製マイクロアレイチップを作製し、チップ上にマウス脾リンパ球細胞溶液を展開した結果、各チャンバーウェル中に80%以上の導入効率にて一細胞を配置することに成功した。このチップ上にて、抗原刺激を行った後、マイクロアレイスキャナーにより、Ca^<2+>シグナルを指標として活性化Bリンパ球細胞集団の検出および解析を行うことができた。次に、一分子および一細胞レベルでの遺伝子解析システムとして、微細加工技術によりナノリッターチャンバー(容量約50nL)を1248個集積化したシリコン製マイクロチャンバーアレイチップを作製し、本チップ上で病原性微生物やヒト白血病細胞Tリンパ腫のJurkat細胞をナノリッターディスペンサーによって、1つのマイクロチャンバーにつき一細胞を導入されるように分注し、一細胞からの遺伝子増幅することに成功した。したがって、一枚のチップ上で、一細胞および一分子レベルで生体試料を分析し、かつ網羅的に解析する新規デバイスシステムを構築できたことから、今後、医療、診断などの新しいツールして期待できると思われる。その他にも、DNAやプロテインライブラリー、細胞スクリーニング技術、ナノ材料などを用いた高感度検出法などを組み合わせて独自の集積型チップデバイスを作製し、迅速かつ高感度な生体試料測定系の構築にも成功している。以上より、疾病診断用デバイスや治療・創薬デバイスの確立に繋がる各種バイオセンシングデバイスの基盤研究を行い、これらのデバイスの創成と応用に向けて研究を遂行できた。

報告書

(4件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (25件) 図書 (2件) 文献書誌 (7件)

  • [雑誌論文] Single-cell microarray for analysing cellular response.2005

    • 著者名/発表者名
      S.Yamamura et al.
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry 77

      ページ: 8050-8056

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Localized surface plasmon resonance based optical biosensor using surface modified nanoparticle layer for label-free monitoring antigen-antibody reaction.2005

    • 著者名/発表者名
      T.Endo et al.
    • 雑誌名

      Science and Technology of Advanced Materials 6

      ページ: 491-500

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Construction of novel single cell screening system using a yeast cell chip for nano-sized modified-protein-dispensing libraries.2005

    • 著者名/発表者名
      T.Fukuda et al.
    • 雑誌名

      Naobiotechnology 1

      ページ: 105-111

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Fluorescence-based assay with enzyme amplification on a micro-flow immunosensor chip for monitoring coplanar polychlorinated biphenyls.2005

    • 著者名/発表者名
      T.Endo et al.
    • 雑誌名

      Analytical Chimical Acta 531

      ページ: 7-13

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Microfabrication of encoded microparticle array for multiplexed DNA hybridization detection.2005

    • 著者名/発表者名
      Z.L Zhi et al.
    • 雑誌名

      Chemical Communication 19

      ページ: 2448-2450

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Label-free detection of peptide nucleic acid-DNA hybridization using localized surface plasmon resonance based optical biosensor.2005

    • 著者名/発表者名
      T.Endo et al.
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry 77

      ページ: 6976-6984

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Microchamber array based DNA quantification and specific sequence detection from a single copy via PCR in nanoliter volumes2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Matsubara et al.
    • 雑誌名

      Biosensors and Bioelectronics 20(8)

      ページ: 1482-1490

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Single-cell microarray for analysing cellular response.2005

    • 著者名/発表者名
      S.Yamamura et al.
    • 雑誌名

      Anal.Chem. 77

      ページ: 8050-8056

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Localized surface plasmon resonance based optical biosensor using surface modified nanoparticle layer for label-free monitoring antigen-antibody reaction.2005

    • 著者名/発表者名
      T.Endo et al.
    • 雑誌名

      Sci.Technol.Adv.Mater. 6

      ページ: 491-500

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Fluorescence-based assay with enzyme amplification on a micro-flow immunosensor chip for monitoring coplanar polychlorinated biphenyls.2005

    • 著者名/発表者名
      T.Endo et al.
    • 雑誌名

      Anal.Chim.Act. 531

      ページ: 7-13

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Microfabrication of encoded microparticle array for multiplexed DNA hybridization detection.2005

    • 著者名/発表者名
      Z.L.Zhi et al.
    • 雑誌名

      Chem.Commun. 19

      ページ: 2448-2450

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Label-free detection of peptide nucleic acid-DNA hybridization using localized surface plasmon resonance based optical biosensor.2005

    • 著者名/発表者名
      T.Endo et al.
    • 雑誌名

      Anal.Chem. 77

      ページ: 6976-6984

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Microchamber array based DNA quantification and specific sequence detection from a single copy via PCR in nanoliter volumes.2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Matsubara et al.
    • 雑誌名

      Biosens Bioelectron. 20

      ページ: 1482-1490

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Microchamber array based DNA, quantification and specific sequence detection from a single copy via PCR in nanoliter volumes2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Matsubara et al.
    • 雑誌名

      Biosensors and Bioelectronics 20(8)

      ページ: 1482-1490

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] On-chip DNA quantification and specific sequence detection from a single copy by counting fluorescence released microchambers via PCR in nanoliter volumes2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Matsubara et al.
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry 334

      ページ: 111-116

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] A picoliter Chamber Array for Cell-Free Protein Synthesis2004

    • 著者名/発表者名
      T.Kinpara et al.
    • 雑誌名

      J.Biochemistry 136

      ページ: 149-154

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Electrochemical coding of single nucleotide polymorphisms by monobase modified gold nanoparticles,2004

    • 著者名/発表者名
      K.Kerman et al.
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry 76

      ページ: 1877-1884

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] On-chip micro-flow polystyrene bead-based immunoassay for quantitative detection of tacrolimus2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Murakami et al.
    • 雑誌名

      Analytical Biochemisty 334

      ページ: 111-116

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Peptide nucleic acid modified magnetic beads for intercalator based electrochemical detection of DNA hybridization2004

    • 著者名/発表者名
      K.Kerman et al.
    • 雑誌名

      Science and Technology of Advancecd Materials 5(3)

      ページ: 351-357

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] On-chip nanoliter-volume multiplex TaqMan polymerase chain reaction from a single copy based on counting fluorescence released microchambers.2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Matsubara et al.
    • 雑誌名

      Anal Chem. 76

      ページ: 6434-6439

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A picoliter chamber array for cell-free protein synthesis.2004

    • 著者名/発表者名
      T.Kinpara et al.
    • 雑誌名

      J.Biochem. (Tokyo) 136

      ページ: 149-154

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Electrochemical coding of single nucleotide polymorphisms by monobase modified gold nanoparticles.2004

    • 著者名/発表者名
      K.Kerman et al.
    • 雑誌名

      Anal.Chem. 74

      ページ: 1877-1884

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] On-chip micro-flow polystyrene bead-based immunoassay for quantitative detection of tacrolimus (FK506).2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Murakami et al.
    • 雑誌名

      Anal Biochem. 334

      ページ: 111-116

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Peptide nucleic acid modified magnetic beads for intercalator based electrochemical detection of DNA hybridization.2004

    • 著者名/発表者名
      K.Kerman et al.
    • 雑誌名

      Sci.Technol.Adv.Mater. 5

      ページ: 351-357

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] On-chip micro-flow polystyrene bead-based immunoassay for quantitative detection of tacrolimus2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Murakami et al.
    • 雑誌名

      Analytical Biochemistry 334

      ページ: 111-116

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [図書] 医療用マテリアルと機能膜2005

    • 著者名/発表者名
      民谷栄一ら
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [図書] Protein Nanotechnology2005

    • 著者名/発表者名
      E.Tamiya et al.
    • 総ページ数
      452
    • 出版者
      Humana Press
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kinpara et al.: "A Picoliter Chamber Array for Cell-Free Protein Synthesis"J.Biochemistr. (in press). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Akagi et al.: "Optimization of fluorescent cell-base assay for high-throughput analysis using microchamber array chip formats,"Science and Technology of Advanced Materials. (in press). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Matsubara et al.: "Application of on-chip cell culture for the detection of allergic response"Biosensors and Bioelectronics. 19. 741-747 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 民谷栄一: "マイクロチャンバー型バイオチップと表面技術"表面技術. 54(6). 15-21 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 民谷栄一: "バイオセンサーチップと抗体エンジニアリング"バイオインダストリー. 20(7). 60-67 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 民谷栄一: "バイオセンシングの最新技術動向"M & E. 4. 178-182 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 民谷栄一: "21世紀版薄膜作製応用ハンドブック"エヌ.ティー.エス. (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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