高集積型細胞チップを用いたオンチップがん診断デバイスの開発

• 研究課題/領域番号: 15K04645
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノマイクロシステム
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 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)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 細胞チップ / マイクロアレイ / 循環がん細胞 / 単一細胞解析 / バイオチップ / ハイスループットスクリーニング

研究成果の概要

独自の細胞チップ技術を用いて、世界最大級の細胞数のマイクロアレイチップを作製し、循環がん細胞（CTC）の検出から解析までが可能なオンチップがん診断デバイスの構築を目指した。射出成型技術を用いて、直径100マイクロメートルのマイクロチャンバーが約8万個集積した高集積型細胞チップを作製した。細胞チップのデザインや表面処理を検討し、従来の細胞チップの3倍の約180万個の培養系白血球細胞の単一層配置に成功した。本細胞チップを用いて、白血球中に添加した0.0001％のがん細胞を検出した。さらに、光応答性ガス発生樹脂や細胞回収装置を用いて、単一がん細胞を回収し、一細胞PCRも可能であることが示された。

研究成果

• [雑誌論文] Dual-color Fluorescence Imaging of EpCAM and EGFR in Breast Cancer Cells with a Bull’s Eye-type Plasmonic Chip (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Izumi, N. Hayashi, S. Yamamura, M. Toma and K. Tawa
  • 雑誌名: Sensors 巻: 17 号: 12 ページ: 2942-2942
  • DOI: 10.3390/s17122942
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Separation and Analysis of Adherent and Non-Adherent Cancer Cells Using a Single-Cell Microarray Chip (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Yamamura, E. Yamada, F. Kimura, K. Miyajima, H. Shigeto
  • 雑誌名: SENSORS 巻: 17 号: 10 ページ: 2410-2410
  • DOI: 10.3390/s17102410
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Sensitive Detection of Cell Surface Membrane Proteins in Living Breast Cancer Cells by Using Multicolor Fluorescence Microscopy with a Plasmonic Chip (2016)
  • 著者名/発表者名: Keiko Tawa*, Shohei Yamamura, Chisato Sasakawa, Izumi Shibata, Masatoshi Kataoka
  • 雑誌名: ACS Appl. Mater. & Interfaces 巻: 8 号: 44 ページ: 29893-29898
  • DOI: 10.1021/acsami.6b07777
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Prognostic Impact of Circulating Tumor Cell Detected Using a Novel Fluidic Cell Microarray Chip System in Patients with Breast Cancer. (2016)
  • 著者名/発表者名: Sawada T, Araki J, Yamashita T, Masubuchi M, Chiyoda T, Yunokawa M, Hoshi K, Tao S, Yamamura S, Yatsushiro S, Abe K, Kataoka M, Shimoyama T, Maeda Y, Kuroi K, Tamura K, Sawazumi T, Minami H, Suda Y, Koizumi F.
  • 雑誌名: EBioMedicine. 巻: 11 ページ: 173-182
  • DOI: 10.1016/j.ebiom.2016.07.027
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Nanoparticles speckled by ready-to-conjugate lanthanide complexes for multimodal imaging (2015)
  • 著者名/発表者名: Biju V, Hamada M, Ono K, Sugino S, Ohnishi T, Shibu ES, Yamamura S, Sawada M, Nakanishi S, Shigeri Y, Wakida SI
  • 雑誌名: Nanoscale 巻: 5 号: 36 ページ: 9511-9516
  • DOI: 10.1039/c5nr00959f
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 循環がん細胞検出を目指した細胞チップの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山村昌平、林尚子、山田恵理子、橋本芳子、梶本和昭、片岡正俊
  • 学会等名: 第16回産総研・産技連LS-BT合同研究発表会
  • 発表場所: 産総研つくば本部（茨城）
  • 年月日: 2017-01-31
• [学会発表] 細胞チップを用いた1細胞解析と診断応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山村昌平
  • 学会等名: 精密工学会中国四国支部（香川地区）講習会
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞チップによる1細胞解析と診断応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山村昌平
  • 学会等名: 平成30年第1回次世代バイオナノ研究会
• [学会発表] 1細胞マイクロアレイチップによる各種がん細胞の分離、解析、回収技術 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山村昌平、山田恵理子、木村蕗子、宮島久美子、重藤元
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] 各種がん細胞を分離、解析、回収可能な1細胞マイクロアレイチップ (2017)
  • 著者名/発表者名: 山村昌平、山田恵理子、木村蕗子、宮島久美子、重藤元
  • 学会等名: 第17回産総研・産技連LS-BT合同発表会
• [学会発表] 1細胞マイクロアレイチップを用いた各種細胞の分離、解析、回収 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山村昌平、山田恵理子、木村蕗子、宮島久美子、重藤元
  • 学会等名: 化学とマイクロ・ナノシステム学会第36回研究会（CHEMINAS36）
• [学会発表] 1細胞マイクロアレイチップによる浮遊性および接着性細胞の分離、解析、回収技術 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山村昌平、山田恵理子、木村蕗子、宮島久美子、重藤元
  • 学会等名: 第11回バイオ関連化学シンポジウム
• [学会発表] 細胞チップを用いた1細胞解析と診断応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山村昌平
  • 学会等名: 第2回関西バイオ医療研究会
  • 発表場所: 産総研関西センター（大阪）
  • 招待講演
• [学会発表] Accurate detection of circulating tumor cells using cell microarray chip (2016)
  • 著者名/発表者名: Shohei Yamamura, Yoshiko Hashimoto, Naoko Hayashi, Eriko Yamada, Shouki Yatsushiro, Yoshinobu Baba and Masatoshi Kataoka
  • 学会等名: International Conference on Single-Cell Research 2016
  • 発表場所: Tokyo Univ., Tokyo, Japan
  • 年月日: 2016-11-16
  • 国際学会
• [学会発表] 循環がん細胞検出を目指した細胞チップの構築 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山村昌平、橋本芳子、芝田いずみ、林尚子、山田恵理子、八代聖基、馬場嘉信、片岡正俊
  • 学会等名: 日本化学会生体機能関連化学部会バイオテクノロジー部会、第10回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 石川県立音楽堂(石川)
  • 年月日: 2016-09-07
• [学会発表] High-throughput screening and analysis for circulating tumor cells using a cell microarray chip (2016)
  • 著者名/発表者名: Shohei Yamamura, Yoshiko Hashimoto, Shouki Yatsushiro, Yoshinobu Baba and Masatoshi Kataoka
  • 学会等名: Biosensors 2016
  • 発表場所: Swedish Exhibition and Congress Centre, Gothenburg, Sweden
  • 年月日: 2016-05-25
  • 国際学会
• [学会発表] 胞チップを用いた循環がん細胞検出系の構築 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山村昌平、橋本芳子、八代聖基、馬場嘉信、片岡正俊
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学（京都）
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] 細胞チップを用いた循環がん細胞検出系の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山村昌平、橋本芳子、八代聖基、片岡正俊
  • 学会等名: LS-BT合同研究発表会
  • 発表場所: 産総研つくば本部（茨城）
  • 年月日: 2016-02-02
• [学会発表] 各種疾患診断を目指した細胞チップ技術 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山村昌平
  • 学会等名: 第11回工学部先端工学研究発表会
  • 発表場所: 香川大学（香川）
  • 年月日: 2016-02-01
• [学会発表] 細胞チップの開発とその診断応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山村昌平
  • 学会等名: 第2回四国オープンイノベーションワークショップin松山、次世代バイオナノ研究会
  • 発表場所: にぎたつ会館(愛媛)
  • 招待講演
• [学会発表] 各種疾患診断を目指した細胞チップ技術 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山村昌平
  • 学会等名: 四国オープンイノベーションワークショップ
  • 発表場所: アルファあなぶきホール（香川）
  • 年月日: 2015-11-10
• [学会発表] 細胞チップを用いた各種疾患診断技術 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山村昌平
  • 学会等名: 平成27年度実践セミナー Bio＆計測実践セミナー
  • 発表場所: 産総研つくば本部（茨城）
  • 年月日: 2015-09-18
• [産業財産権] 細胞展開用マイクロチャンバーチップ (2017)
  • 発明者名: 星久美子、荒木淳吾、山村昌平、八代聖基、片岡正俊
  • 権利者名: コニカミノルタ、産総研
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2017
  • 取得年月日: 2017
• [産業財産権] 細胞展開用デバイスおよび希少細胞の検出方法 (2017)
  • 発明者名: 荒木淳吾、星久美子、山村昌平、八代聖基、片岡正俊
  • 権利者名: コニカミノルタ、産総研
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2017
  • 取得年月日: 2017
• [産業財産権] 細胞展開用マイクロチャンバーチップの製造方法 (2017)
  • 発明者名: 星久美子、荒木淳吾、山村昌平、八代聖基、片岡正俊
  • 権利者名: コニカミノルタ、産総研
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2017
  • 取得年月日: 2017
• [産業財産権] マイクロチャンバーアレイプレート、及び当該プレートを用いた細胞同定方法 (2016)
  • 発明者名: 山村昌平、八代聖基、片岡正俊
  • 権利者名: 産業技術総合研究所
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2016-03-03
  • 外国