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多機能性ペプチドのナノ構造制御による細胞剥離ファイバーの開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K13623
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 ナノ材料化学
研究機関東京大学

研究代表者

高井 まどか  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (40287975)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード細胞分離 / ペプチド / 抗体 / 血液細胞 / 細胞 / 捕捉 / 剥離 / 酵素 / ナノ材料 / ファイバー
研究成果の概要

本研究では、コラゲナーゼ認識ペプチドを設計し、マイクロファイバーに固定化することで、細胞剥離機能をもつマイクロファイバーの開発を行った。細胞捕捉に関しては、マイクロファイバーに固定化した抗体の密度に依存すること、また抗体が認識する細胞膜抗原密度に依存することがわかった。剥離に関しては、コラゲナーゼにより剥離が可能であったが、剥離率が50%以下と十分な値でなかったため、コラゲナーゼ認識ペプチドと抗体の間にポリエチレングリコール(PEG)をリンカーとして入れて検討をした。PEGの分子量依存性を検討したところ、分子量が高いと捕捉率が低下することから、最適なPEG鎖長が存在することがわかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

血中循環がん細胞(CTC)を捕捉・剥離することを第一目的として研究をしてきたが、血液がんである白血病においても白血病細胞の存在量を知ることが治療において重要であることから、CTCおよび白血病細胞をターゲットとして細胞捕捉を行なった。CTCだけでなく、本マイクロファイバーシステムで白血病細胞を捕捉、剥離することが可能であることを確かめた。さらに、このマイクロファイバーシステムを用いた分離は、他の手法と比較して、処理時間が短縮することができた。よって、簡便ながん診断への応用が期待される。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 10件、 招待講演 7件) 図書 (1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Electrospun Polymeric Microfiber Substrates for Rapid Protein and Cell-based Assays2018

    • 著者名/発表者名
      Takai Madoka、Hoy Carlton F. O.、Yoshihara Akifumi
    • 雑誌名

      Journal of Photopolymer Science and Technology

      巻: 31 号: 1 ページ: 65-69

    • DOI

      10.2494/photopolymer.31.65

    • NAID

      130007481451

    • ISSN
      0914-9244, 1349-6336
    • 年月日
      2018-06-25
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Highly sensitive and rapid biosensing on a three-dimensional polymer platform2018

    • 著者名/発表者名
      Takai Madoka
    • 雑誌名

      Polymer Journal

      巻: 50 号: 9 ページ: 847-855

    • DOI

      10.1038/s41428-018-0049-3

    • NAID

      40021648016

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rapid and highly efficient capture and release of cancer cells using polymeric microfibers immobilized with enzyme-cleavable peptides2018

    • 著者名/発表者名
      Akifumi Yoshihara, Ryota Sekine, Takayuki Ueki, Yasuhito Kondo, Yoshiyuki, Sunaga, Tadashi Nakaji-Hirabayashi, Yuji Teramura and Madoka Takai
    • 雑誌名

      Acta Biomaterialia

      巻: 67 ページ: 32-41

    • DOI

      10.1016/j.actbio.2017.11.055

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Fabrication and Comparative Assessment of Electrospun Polymeric Microfiber-based Platform under Bulk Flow Conditions with Rapid and Efficient Antigen Capture2018

    • 著者名/発表者名
      Carlton Fune Ogasawara Hoy, Keiichiro Kushiro and Madoka Takai
    • 雑誌名

      Analyst

      巻: 143 号: 4 ページ: 865-873

    • DOI

      10.1039/c7an01366c

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fast and selective cell isolation from blood sample by microfiber system with vacuum aspiration2016

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Ueki, Akifumi Yoshihara, Yuji Teramura, Madoka Takai,
    • 雑誌名

      SCIENCE AND TECHNOLOGY OF ADVANCED MATERIALS

      巻: 17 号: 1 ページ: 807-815

    • DOI

      10.1080/14686996.2016.1243006

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Simultaneous characterization of protein–material and cell–protein interactions using dynamic QCM-D analysis on SAM surfaces2016

    • 著者名/発表者名
      Keiichiro Kushiro, Chih-Hao Lee and Madoka Takai
    • 雑誌名

      Biomaterials Science

      巻: - 号: 6 ページ: 989-997

    • DOI

      10.1039/c5bm00613a

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] マイクロファイバーと機能性ペプチドを用いた細胞分離回収デバイス2016

    • 著者名/発表者名
      高井まどか、吉原彬文
    • 雑誌名

      分離技術

      巻: 46 ページ: 372-376

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Specific detection of circulating tumor cells on peptide-linked antibody modified microfiber2018

    • 著者名/発表者名
      Akifumi Yoshihara, Yasuhito Kondo, Yoshiyuki Sunaga, Tadashi Nakaji Hirabayashi,Yuji Teramura and Madoka Takai
    • 学会等名
      10th International Symposium on Microchemistry and Microsystems 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effective rapid bulk flow microfiber immunoassay systems compared to conventional diffusion-based immunoassay systems2018

    • 著者名/発表者名
      Carlton F.O. Hoy, Keiichiro Kushiro, Madoka Takai
    • 学会等名
      10th International Symposium on Microchemistry and Microsystems 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 白血病予後改善に向けた細胞捕捉、回収デバイスの開発2018

    • 著者名/発表者名
      関根涼太, 吉原彬文, 近藤康人, 須永芳幸, 山田佳之, 高井まどか
    • 学会等名
      第28回 日本MRS 年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 白血病細胞結合ペプチドの高密度固定化表面による高効率細胞捕捉2018

    • 著者名/発表者名
      吉原 彬文,東 倫之,山田 佳之,高井 まどか
    • 学会等名
      第40回バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 白血病細胞の選択的回収を目指した多機能ペプチドの設計2018

    • 著者名/発表者名
      吉原彬文、山崎裕一、山田佳之、高井まどか
    • 学会等名
      第67回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 3 次元マイクロファイバーシステムを用いた細胞捕捉におけるマーカー分子の発現量の寄与2018

    • 著者名/発表者名
      関根涼太、吉原彬文、近藤康人、須永芳幸、山田佳之、高井まどか
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会第 37 回研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 高分子マイクロファイバーを用いた血液細胞の捕捉分離デバイス2018

    • 著者名/発表者名
      高井まどか、吉原彬文
    • 学会等名
      分子ナノテクノロジー第174委員会 第63回研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マイクロファイバーを用いた迅速タンパク質・細胞アッセイ2018

    • 著者名/発表者名
      高井まどか
    • 学会等名
      近畿化学協会 近化高機能材料セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Rapid Protein and Cell Assay Based on Polymeric Microfiber Technology2018

    • 著者名/発表者名
      Madoka Takai
    • 学会等名
      The Ninth International Forum on Chemistry of Functional Organic Chemicals (IFOC-9)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Three dimensional micro/nano structured polymer for bioassay2018

    • 著者名/発表者名
      Madoka Takai
    • 学会等名
      MIRAI Materials Science Workshop
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Functional Biointerfaces for Biomedical Devices2018

    • 著者名/発表者名
      Madoka Takai, Hoy Calton, Akifumi Yoshihara
    • 学会等名
      The 13th Annual IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Detection of cancer cells using the device of 3D microfiber with mult-functional peptides2017

    • 著者名/発表者名
      Akifumi Yoshihara, Yuji Teramura, Yasuhito Kondo, Yoshiyuki Sunaga, Madoka Takai
    • 学会等名
      RSC Tokyo International conference 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of electrospun polumeric fiber mats for the rapid and sensitive capture of antigen components2017

    • 著者名/発表者名
      Carlton F.O. Hoy, Keiichiro Kushiro, Madoka Takai
    • 学会等名
      RSC Tokyo International conference 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of microfiber membrane capable of rapid diagnosis for immunoassay application2017

    • 著者名/発表者名
      Carlton Hoy, keiichiro Kushiro, Madoka Takai
    • 学会等名
      Biomaterials International 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Efficient cpture and release of cancer cells using functional peptide immobilized 3D microfiber substrate2017

    • 著者名/発表者名
      Akifumi Ypshihara, Yuji Teramura, Madoka Takai
    • 学会等名
      SNU (CBE) Utokyo (Bioengineering) Workshop
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Capture and collect of target cells from blood by specific peptide with enzymatic decomposition using microfiber system2017

    • 著者名/発表者名
      Akifumi Ypshihara, Madoka Takai
    • 学会等名
      Biomaterials International 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ファイバーを用いた選択的な細胞捕捉のためのカチオン性ペプチド設計の検討2017

    • 著者名/発表者名
      吉原彬文、寺村裕治、近藤康人、須永芳幸、高井まどか
    • 学会等名
      第39回日本バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 白血病予後診断のためのマイクロファイバー三次元基板を用いた細胞捕捉、回収デバイスの開発2017

    • 著者名/発表者名
      関根涼太、吉原彬文、近藤康人、須永芳幸、山田佳之、高井まどか
    • 学会等名
      第27回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Design of functional peptide for capture and release of circulating tumor cells2016

    • 著者名/発表者名
      Akifumi Yoshihara, Takayuki Ueki, Yuji Teramura, Yasuhito Kondo, Yoshiyuki Sunaga, Madoka Takai
    • 学会等名
      International conference on Single Cell Research 2016
    • 発表場所
      Ito International Research Center, The University of Tokyo, Tokyo
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 機能性ペプチド固定化マイクロファイバーによる血中循環腫瘍細胞の効率的な回収2016

    • 著者名/発表者名
      吉原彬文、寺村裕治、近藤康人、須永芳幸、高井まどか
    • 学会等名
      日本バイオマテリアル学会シンポジウム2016
    • 発表場所
      福岡国際会議場、福岡市
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 血中循環腫瘍細胞の分離と回収を目指した機能性ペプチドの設計2016

    • 著者名/発表者名
      吉原彬文、植木貴之、寺村裕治、高井まどか
    • 学会等名
      第16回生命科学シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学駒場Ⅰキャンパス、目黒区
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] マイクロファイバーと機能性ペプチドを用いた細胞分離回収デバイス2016

    • 著者名/発表者名
      高井まどか
    • 学会等名
      第22回 関西地区分離技術講演会
    • 発表場所
      大阪市立大学文化交流センター 大阪市
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [図書] リキッドバイオプシー ―体液中腫瘍マーカーの検出・解析技術― 第5章 マイクロファイバー技術を用いたCTC迅速高感度検出デバイス2017

    • 著者名/発表者名
      高井まどか
    • 総ページ数
      288
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781312590
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 東京大学大学院工学系研究科 高井研究室

    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/takai/article/index.html

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [産業財産権] マイクロファイバーを用いた血中循環細胞の捕捉及び回収用材料及び当該材料を用いる方法2016

    • 発明者名
      植木貴之、吉原彬文、寺村裕治、近藤康人、高井まどか
    • 権利者名
      植木貴之、吉原彬文、寺村裕治、近藤康人、高井まどか
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016-04-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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