実環境中ウイルス検出用外力支援近接場照明バイオセンサシステム

• 研究課題/領域番号: 17H01048
• 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: ナノバイオサイエンス
• 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: 藤巻 真 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 副研究センター長 (10392656)
• 研究分担者: 島 隆之 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 上級主任研究員 (10371048) ; 藤岡 貴浩 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (20759691) ; 守口 匡子 藤田医科大学, 医学部, 講師 (60298528) ; 白土 東子 (堀越東子) 国立感染症研究所, ウイルス第二部, 主任研究官 (60356243) ; 宮沢 孝幸 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 准教授 (80282705) ; 久保田 智巳 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ付 (90356923)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 43,290千円 (直接経費: 33,300千円、間接経費: 9,990千円); 2019年度: 13,390千円 (直接経費: 10,300千円、間接経費: 3,090千円); 2018年度: 14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円); 2017年度: 15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円)
• キーワード: バイオセンサ / ウイルス / 免疫アッセイ / 抗体 / ナノ粒子 / DNAプローブ

研究成果の概要

本研究では、抗原抗体反応を検出原理に用い、環境中に存在するウイルスを、測定試料の煩雑な前処理を必要とせずに、簡便に検出可能なウイルスセンサの開発を行った。我々が開発した外力支援近接場照明バイオセンサ技術をベースとして、検出に用いる光信号用粒子や磁気微粒子の最適化を行うことによって、高感度かつ広ダイナミックレンジを有するウイルス検出技術を確立することができた。より感度良くウイルス検出を行うために、抗体開発も行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

環境中ウイルス検出の最も重要な意義は、感染リスクの低減である。我々が暮らす環境中に何らかの要因によってウイルスが持ち込まれたことが即座に検知できれば、換気や消毒などの対策によって、その空間にいる人の感染リスクを大幅に低減可能となる。環境中ウイルスの検出が可能になれば、季節性ウイルスが蔓延するメカニズムの解明や、未だに詳細が不明なウイルスの感染ルートの特定、と言った疫学上の意義も大きい。

研究成果

• [国際共同研究] The Orange County Water District(米国)
• [雑誌論文] Waveguide-mode Sensor Chip with Si/SiO2/SiOx Structure (2020)
  • 著者名/発表者名: Masato Yasuura, Koji Ueno, Hiroki Ashiba, Yuki Nakaya, Makoto Fujimaki
  • 雑誌名: Sensors and Materials 巻: 32 号: 4 ページ: 1567
  • DOI: 10.18494/SAM.2020.2732
  • ISSN: 0914-4935, 2435-0869
  • 年月日: 2020-04-30
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Molecular characterization of feline paramyxovirus in Japanese cat populations. (2020)
  • 著者名/発表者名: Sakaguchi, S., Nakagawa, S., Mitsuhashi, S., Ogawa, M., Sugiyama, K., Tamukai, K., Koide, R., Katayama, Y., Nakano, T., Makino, S., Imanishi, T., Miyazawa, T., and Mizutani, T.
  • 雑誌名: Archives of Virology 巻: 165 号: 2 ページ: 413-418
  • DOI: 10.1007/s00705-019-04480-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comparison of Influenza Virus Detection Methods (2019)
  • 著者名/発表者名: 髙原悠佑、仲屋友喜、安浦雅人、芦葉裕樹、Penmetcha Krishna Rajendra Kumar、藤巻真
  • 雑誌名: Sensors and Materials 巻: 31 号: 1 ページ: 79
  • DOI: 10.18494/SAM.2019.2062
  • ISSN: 0914-4935, 2435-0869
  • 年月日: 2019-01-15
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Detection of norovirus-like particles with an external-force-assisted near-field illumination biosensor (2019)
  • 著者名/発表者名: Masato Yasuura, Haruko Shirato, Kyoko Higo-Moriguchi, Makoto Fujimaki
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 58 号: 7 ページ: 071005-071005
  • DOI: 10.7567/1347-4065/ab29e2
  • NAID: 210000156402
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 水質汚染に立ち向かう光技術 極めて低濃度のウイルスを検出可能なバイオセンサー (2018)
  • 著者名/発表者名: 安浦雅人、藤巻真
  • 雑誌名: 光学 巻: 47-8 ページ: 324-328
• [雑誌論文] 水質評価技術－新たな展開－ 第2回 ごく低濃度のウイルス粒子を簡便に検出できるバイオセンサ (2017)
  • 著者名/発表者名: 安浦 雅人、藤巻 真
  • 雑誌名: PHARM TECH JAPAN 巻: 33-13 ページ: 109-113
• [学会発表] Real-time assessment of sand filtration and membrane filtration process for bacterial removal (2020)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Fujioka
  • 学会等名: Green Technologies for Sustainable Water 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Assessing the passage of bacteria through reverse osmosis membrane process (2020)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Fujioka
  • 学会等名: 10th International Membrane Science & Technology Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 外力支援近接場照明バイオセンサーの原理と応用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 藤巻 真
  • 学会等名: 光ネットワークシステム技術第１７１委員会 第６7回研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Comparison of surface-modification types for sensor chips of the external force-assisted near-field illumination biosensor (2019)
  • 著者名/発表者名: Masato Yasuura, Makoto Fujimaki
  • 学会等名: International Conference on Bio-Sensing Technology 2019
  • 国際学会
• [学会発表] External Force-Assisted Near-Field Illumination Biosensor for Blood Testing (2019)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Ashiba, Makoto Fujimaki
  • 学会等名: 10th International Conference on Materials for Advanced Technologies
  • 国際学会
• [学会発表] 外力支援近接場照明バイオセンサによる血漿中タンパク質の高感度検出 (2019)
  • 著者名/発表者名: 芦葉 裕樹、藤巻 真
  • 学会等名: 第36回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
• [学会発表] ノロウイルス感染と検出技術 (2019)
  • 著者名/発表者名: 白土東子
  • 学会等名: 埼玉大学第12回メディカル・イノベーション・ワークショップ
  • 招待講演
• [学会発表] Detection of proteins expressed by in vitro translation using external force-assisted biosensor (2019)
  • 著者名/発表者名: H. Ashiba, Y. Nakaya, H. Sato, Y. Aida, M. Fujimaki
  • 学会等名: European Biosensor Symposium 2019
  • 国際学会
• [学会発表] 外力支援近接場照明バイオセンサーによるウイルス検出 (2019)
  • 著者名/発表者名: 藤巻真、安浦雅人、芦葉裕樹、仲屋友喜
  • 学会等名: 関西バイオ医療研究会 第８回講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 近接場光励起蛍光増強のためのナノ孔を有するSi/SiO2導波モード共鳴チップの開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 中井翠、黒田千愛、大木義路、芦葉裕樹、藤巻真
  • 学会等名: 電気学会 光応用・視覚/計測合同研究会
• [学会発表] 生体物質の迅速検出のための電場を用いた外力支援近接場照明バイオセンサの開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 飯塚亮太、黒田千愛、大木義路、芦葉裕樹、藤巻真
  • 学会等名: 電気学会 光応用・視覚/計測合同研究会
• [学会発表] External Force-Assisted Near-Field Illumination Biosensor for Blood Testing (2019)
  • 著者名/発表者名: H. Ashiba and M. Fujimaki
  • 学会等名: International Conference on Materials for Advanced Technologies 2019
  • 国際学会
• [学会発表] ウイルスや蛋白質の超高感度バイオセンサ (2018)
  • 著者名/発表者名: 藤巻真
  • 学会等名: P-MEC Japan 2018 出展者セミナー
• [学会発表] 下水の飲料再利用におけるウイルス除去：現在の水処理技術と課題 (2018)
  • 著者名/発表者名: 藤岡貴浩
  • 学会等名: 外力支援型バイオアッセイ技術コンソーシアム 第1回 コンソーシアム技術セミナー・技術交流会
  • 招待講演
• [学会発表] Epidemiologic survey of the feline paramyxovirus infection in Japan (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Sakaguchi, R. Koide, S. Nakagawa, T. Miyazawa, and T. Mizutani
  • 学会等名: 12th China-Japan International Conference of Virology
  • 国際学会
• [学会発表] Rapid detection of pepper mild mottle virus using external force assisted near-filed illumination (EFA-NI) biosensor (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakaya and M. Fujimaki
  • 学会等名: Biosensors 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Ultrasensitive detection of hepatitis B virus antigen using an external force-assisted biosensor (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Ashiba and M. Fujimaki
  • 学会等名: Biosensors 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 畜産業向け高感度ウイルスセンサー (2018)
  • 著者名/発表者名: 藤巻真、安浦雅人、芦葉裕樹、仲屋友喜、島隆之
  • 学会等名: 農林水産省 「知」の集積と活用の場 産学官連携協議会
• [学会発表] レトロウイルス感染症と内在性レトロウイルス (2018)
  • 著者名/発表者名: 宮沢孝幸
  • 学会等名: 外力支援型バイオアッセイ技術コンソーシアム 第2回 コンソーシアム技術セミナー・技術交流会
  • 招待講演
• [学会発表] Genomic and phylogenetic study of feline paramyxovirus (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Sakaguchi, S. Mitsuhashi, M. Ogawa, T. Miyazawa, T. Imanishi, S. Nakagawa and T. Mizutani
  • 学会等名: SMBE 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 哺乳類内在性レトロウイルスのmRNAにおける新規発現制御エレメントの同定と機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 北尾晃一、谷利爵公、宮沢孝幸
  • 学会等名: 第20回日本RNA学会年会
• [学会発表] 近接場光励起蛍光増強のためのナノ孔を有するSi/SiO2導波モード共鳴チップ (2018)
  • 著者名/発表者名: 中井翠、黒田千愛、芦葉裕樹、藤巻真、大木義路
  • 学会等名: 平成30年電気学会基礎・材料・共通部門大会
• [学会発表] 糖と感染症 (2018)
  • 著者名/発表者名: 白土東子
  • 学会等名: TIAナノバイオサマースクール
  • 招待講演
• [学会発表] ネコ白血病ウイルスのフェレット由来細胞への感染性及び増殖可能性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 司悠真、宮沢孝幸
  • 学会等名: 第161回日本獣医学会学術集会
• [学会発表] 外力支援蛍光バイオセンサによるインフルエンザウイルス検出 (2018)
  • 著者名/発表者名: 安浦雅人、藤巻真
  • 学会等名: 第79回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 外力支援バイオセンサによる無細胞合成タンパク質検出 (2018)
  • 著者名/発表者名: 芦葉裕樹、仲屋友喜、佐藤洋隆、岩崎信太郎、間陽子、藤巻真
  • 学会等名: 第79回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 効率的なヒト内在性レトロウイルスHERV-Wウイルスベクター産生系の構築 (2018)
  • 著者名/発表者名: 北尾晃一、谷利爵公、宮沢孝幸
  • 学会等名: 第66回日本ウイルス学会学術集会
• [学会発表] 外力支援近接場照明(EFA-NI)バイオセンサによるインフルエンザウイルスの検出 (2018)
  • 著者名/発表者名: 安浦雅人、仲屋友喜、藤巻真
  • 学会等名: 「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
• [学会発表] ノロウイルスと血液型抗原 (2018)
  • 著者名/発表者名: 白土東子
  • 学会等名: 力支援型バイオアッセイ技術コンソーシアム 第4回 コンソーシアム技術セミナー・技術交流会
  • 招待講演
• [学会発表] ニワトリにおける細網内皮症ウイルスの感染受容体の同定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 宮穂里江、中川草、宮沢孝幸
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] コアラレトロウイルスサブグループBの分子クローンの作製とその性状解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 金村優香、宮沢孝幸
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Exaptation of endogenous retroviruses as functional genes in mammalian placentas (2018)
  • 著者名/発表者名: 宮沢孝幸、中川草、北尾晃一、今川和彦
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] ノロウイルスの検出に向けた量子ドットを用いた磁場支援蛍光バイオセンサーの開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 沢田颯、大木義路、芦葉裕樹、白土東子、藤巻真
  • 学会等名: 放電学会年次大会
• [学会発表] ウイルス検出技術の現状と今後 (2018)
  • 著者名/発表者名: 藤巻 真
  • 学会等名: COCN実行フェーズ 感染症対策研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 光を用いたウイルス検出における現状と課題 (2018)
  • 著者名/発表者名: 藤巻 真
  • 学会等名: 平成29 年度 環境分野 俯瞰ワークショップ
  • 招待講演
• [学会発表] 外力支援近接場照明バイオセンサによるインフルエンザウイルス検出 (2018)
  • 著者名/発表者名: 安浦 雅人、藤巻 真
  • 学会等名: 第65回応用物理学会春季学術講演会
  • 国際学会
• [学会発表] 外力支援近接場照明バイオセンサによるB型肝炎抗原の検出 (2018)
  • 著者名/発表者名: 芦葉 裕樹、藤巻 真
  • 学会等名: 第65回応用物理学会春季学術講演会
  • 国際学会
• [学会発表] 光センシングとイメージング (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤巻 真
  • 学会等名: 2017年度印刷・情報・電子用材料研究会講座 次世代センシング材料・技術と高分子
  • 招待講演
• [学会発表] 近い将来、人は風邪を引かなくなる (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤巻 真
  • 学会等名: AIST×ゆう活勉強会 ～あなたの知らない産総研～ 先鋭研究者から学ぶ最新技術！
  • 招待講演
• [学会発表] EFA-NIバイオセンサを用いた実環境サンプル中のノロウイルス様粒子検出 (2017)
  • 著者名/発表者名: 安浦 雅人、白土 東子、守口 匡子、藤巻 真
  • 学会等名: ケミカルセンサ研究会
• [学会発表] 外力支援近接場照明バイオセンサによる実環境サンプル測定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 安浦 雅人、白土 東子、守口 匡子、藤巻 真
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
  • 国際学会
• [学会発表] 細胞増殖を抑制する猫白血病ウイルスF8701株の感染性分子クローンの作製 (2017)
  • 著者名/発表者名: 金村優香、山浦瑞樹、小出りえ、宮沢孝幸
  • 学会等名: 第160回日本獣医学会学術集会
• [学会発表] ベトナムの猫におけるネコモルビリウイルスの遡及血清調査 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小出りえ、坂口翔一、桑原千恵子、酒井沙知、浅井健一、川上和夫、宮沢孝幸
  • 学会等名: 第160回日本獣医学会学術集会
• [学会発表] ネコモルビリウイルス持続感染細胞の性状および免疫応答の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 坂口翔一、小出りえ、神道慶子、野田岳志、水谷哲也、宮沢孝幸
  • 学会等名: 第160回日本獣医学会学術集会
• [学会発表] ネコ白血病ウイルスF8701株の受容体解析：新規受容体サブグループの可能性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 金村優香、山浦瑞樹、小出りえ、宮沢孝幸
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
• [学会発表] ブタ内在性レトロウイルスの制御に関する研究動向 (2017)
  • 著者名/発表者名: 宮沢孝幸
  • 学会等名: 第44回日本臓器保存生物医学会学術集会
  • 招待講演
• [備考] 国立研究開発法 産業技術総合研究所センシングシステム研究センターホームページ
  • URL: https://unit.aist.go.jp/ssrc/index.html
• [備考] 【1分解説】極めて低濃度のウィルスを簡便に検出できるバイオセンサーを開発【産総研公式】
  • URL: https://www.youtube.com/watch?v=su4Qko8af28
• [産業財産権] 標的物質検出装置 (2019)
  • 発明者名: 安浦 雅人、藤巻 真
  • 権利者名: 産業技術総合研究所
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2019-145110
  • 出願年月日: 2019
• [産業財産権] 標的物質検出装置及び荷電処理粒子 (2019)
  • 発明者名: 芦葉裕樹、藤巻真、飯塚亮太
  • 権利者名: 産業技術総合研究所
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2019-015244
  • 出願年月日: 2019
• [産業財産権] 標的物質検出方法及び標的物質検出キット (2018)
  • 発明者名: 安浦雅人、藤巻真
  • 権利者名: 産業技術総合研究所
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2018-110736
  • 出願年月日: 2018
• [産業財産権] 標的物質検出方法 (2018)
  • 発明者名: 仲屋友喜、藤巻真
  • 権利者名: 産業技術総合研究所
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2018-110737
  • 出願年月日: 2018
• [産業財産権] センサチップ、目的物質検出装置及び目的物質検出方法 (2017)
  • 発明者名: 芦葉裕樹、藤巻真
  • 権利者名: 産業技術総合研究所
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2017-173294
  • 出願年月日: 2017