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2つのシグナル増幅機構を組み込んだ免疫測定系の創生:高感度とワイドレンジの実現

研究課題

研究課題/領域番号 20J20465
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分34020:分析化学関連
研究機関東北大学

研究代表者

伊藤 健太郎  東北大学, 環境科学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2022年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2021年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2020年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワードイムノアッセイ / 電気化学 / カスケード反応 / レドックスサイクル / 分析化学 / エンドトキシン / リムルス反応
研究開始時の研究の概要

生体分子の特異的・高感度な検出法の一つとして免疫測定法がある。本研究では、より高感度・ワイドレンジな免疫測定系の創製を目的とし、近接した2電極間でレドックス分子が繰り返し反応することにより電気化学シグナルを増幅可能なナノ空間でのレドックスサイクルと、酵素の活性強度を増幅可能な酵素カスケード反応の、二つのシグナル増幅システムを組み合わせた新規免疫測定系の構築を行う。

研究実績の概要

臨床診断法にも用いているイムノアッセイの高感度化を目的とし、カスケード反応とレドックスサイクルの2つのシグナル増幅システムをイムノアッセイに融合させた。
本年度では、前年度までに確立した研究成果をベースに、シグナル増幅を有する2項目同時検出可能な高感度イムノアッセイの開発を行った。ヤギとヒトイムノグロブリンG(IgG)を測定モデルとして採用し、それぞれ、70 pg/mL(470 fmol/L)と1.0 ng/mL(6.6 pmol/L)の検出限界を達成した。しかしこれらの検出限界は単項目測定時と比較し低感度な結果となった。これはイムノアッセイを行う上で使用したリムルスカスケード反応と血液凝固カスケード反応の2つのカスケード反応間の交差反応に対処するために、異なる溶液中でカスケード反応を誘導させたため、これに伴い溶液を二等分する実験ステップが必要なことに起因すると考えられる。交差反応の起きない、もしくは無視できるカスケード反応を選択することにより単項目測定時の感度を保ったまま、二項目同時検出が達成できると考えられる。また、使用するカスケード反応を追加することで測定項目数の増加も期待できる。
また、別の高感度イムノアッセイ系として電気化学発光を利用したデジタルイムノアッセイ系の開発も行った。ヤギIgGを測定モデルとして0.7 pg/mL(4.7 fmol/L)の検出限界を達成し、高感度検出が求められる臨床診断等への応用が期待される。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Highly Sensitive Electrochemical Endotoxin Sensor Based on Redox Cycling Using an Interdigitated Array Electrode Device2023

    • 著者名/発表者名
      Ito Kentaro、Inoue Kumi Y.、Ito-Sasaki Takahiro、Ikegawa Miho、Takano Shinichiro、Ino Kosuke、Shiku Hitoshi
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 14 号: 2 ページ: 327-327

    • DOI

      10.3390/mi14020327

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Droplet-free digital immunoassay based on electrochemiluminescence2023

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Ito, Kumi Y. Inoue, Kosuke Ino, Hitoshi Shiku
    • 雑誌名

      Biosensors and Bioelectronics: X

      巻: 13 ページ: 100312-100312

    • DOI

      10.1016/j.biosx.2023.100312

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Highly Sensitive Electrochemical Immunoassay Using Signal Amplification of the Coagulation Cascade2022

    • 著者名/発表者名
      Ito Kentaro、Inoue Kumi Y.、Ino Kosuke、Shiku Hitoshi
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 94 号: 36 ページ: 12427-12434

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.2c02241

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-Sensitivity Amperometric Dual Immunoassay Using Two Cascade Reactions with Signal Amplification of Redox Cycling in Nanoscale Gap2022

    • 著者名/発表者名
      Ito Kentaro、Y Inoue Kumi、Ino Kosuke、Shiku Hitoshi
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 94 号: 47 ページ: 16451-16460

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.2c03921

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 酵素活性を利用するバイオ計測に向けた電気化学基質とシステム2022

    • 著者名/発表者名
      宇田川喜信、伊藤健太郎、井上(安田)久美、梨本裕司、伊野浩介、珠玖仁
    • 雑誌名

      分析化学

      巻: 71 ページ: 109-117

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrochemical Sensor to Detect Proteinuria Using Peptidases and Glutamate Oxidase Jointly Immobilized on a Prussian Blue-modified Electrode2021

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Ito, Kumi Y. Inoue, Tsubasa Miura, Tomokazu Matsue, Hitoshi Shiku
    • 雑誌名

      Electrochemistry

      巻: 89 号: 5 ページ: 409-414

    • DOI

      10.5796/electrochemistry.21-00058

    • NAID

      130008084580

    • ISSN
      1344-3542, 2186-2451
    • 年月日
      2021-09-05
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Electrochemical Immunoassay with Dual Signal Amplification for Redox Cycling within a Nanoscale Gap2021

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Ito, Kumi Y. Inoue, Takahiro Ito-Sasaki, Kosuke Ino, Hitoshi Shiku
    • 雑誌名

      ACS Applied Nano Materials

      巻: 4 号: 11 ページ: 12393-12400

    • DOI

      10.1021/acsanm.1c02837

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Multiplex Immunoassay with Dual Signal Amplification of Redox Cycling and Cascade reaction2022

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Ito, Kumi Y. Inoue, Kosuke Ino, Hitoshi Shiku
    • 学会等名
      73th Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電気化学発光を用いる液滴フリーのデジタルELISA系の開発2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤健太郎,井上(安田)久美,伊野浩介,珠玖仁
    • 学会等名
      2022年電気化学秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 電気化学発光を用いる液滴分離不要のデジタルイムノアッセイ2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤健太郎,井上(安田)久美,伊野浩介,珠玖仁
    • 学会等名
      日本分析学会第71年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 電気化学発光を用いる液滴フリーのデジタルELISA2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤健太郎,井上(安田)久美,伊野浩介,珠玖仁
    • 学会等名
      細胞の局所コミュニティ研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] カスケード反応とレドックスサイクルによる二つのシグナル増幅システムを有する多項目検出電気化学イムノアッセイ2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤健太郎,井上(安田)久美,伊野浩介,珠玖仁
    • 学会等名
      電気化学会第89回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 凝固カスケード反応によるシグナル増幅システムを有する高感度電気化学イムノアッセイ2021

    • 著者名/発表者名
      伊藤健太郎,井上(安田)久美,末永智一,珠玖仁
    • 学会等名
      日本分析化学会 第70年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 凝固カスケード反応による感度増幅システムを有する電気化学イムノアッセイ2021

    • 著者名/発表者名
      伊藤健太郎,井上(安田)久美,伊野浩介,珠玖仁
    • 学会等名
      電気化学会東海支部・東北支部合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Ultrasensitive immunoassay using double signal amplification strategies of redox cycling and cascade reaction2021

    • 著者名/発表者名
      entaro Ito, Kumi Y. Inoue, Kosuke Ino, Tomokazu Matsue, Hitoshi Shiku
    • 学会等名
      72nd Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ultrasensitive electrochemical immunoassay combining with dual signal amplification strategies of redox cycling in nanospace and cascade reaction2021

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Ito, Kumi Y. Inoue, Kosuke Ino, Tomokazu Matsue, Hitoshi Shiku
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Highly sensitive immunoassay with dual signal amplification systems of redox cycling in nanospace and cascade reaction2021

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Ito, Kumi Y. Inoue, Kosuke Ino, Tomokazu Matsue, Hitoshi Shiku
    • 学会等名
      日本化学会 第101春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-07-07   更新日: 2024-03-26  

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