| 研究課題/領域番号 |
20K12697
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分90130:医用システム関連
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| 研究機関 | 順天堂大学 |
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研究代表者 |
石原 量 順天堂大学, 医学部, 准教授 (30633507)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 表面機能化自律駆動マイクロチップ / UVグラフト重合法 / 部分グラフト重合 / 細胞外ベシクル / その場診断 / 乳がん / 高感度化 / 裸眼検出 / バイオマーカー / マイクロチップ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
がんを早期の段階で発見することは非常に重要であり，“がんをその場診断”する手法が確立されれば，がんの早期発見率が高まると期待される。本研究では早期発見のためのがんのバイオマーカーとしてmicroRNAおよび細胞外ベシクルに着目した。申請者がこれまでに開発してきたmicroRNAおよび細胞外ベシクル検出のための表面機能化自律駆動マイクロ流体チップをさらに改良し，体液中にごく低濃度でしか存在しないこれらバイオマーカーの高感度かつ裸眼検出を可能にし，将来的にはがんのその場診断手法確立をめざす。
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| 研究実績の概要 |
本研究は，がんをはじめとする様々な重篤な疾患の“その場診断手法”を確立するために，研究代表者が開発している，持ち運び可能な「表面機能化自律駆動マイクロチップ」を改良し，バイオマーカーの裸眼および高感度検出をめざすものである。今年度得られた成果は以下の3点である。
(1)がんのバイオマーカーの一つである細胞外ベシクルを簡便かつ高感度検出することをめざし表面機能化自律駆動マイクロチップを作製した。より効率よく細胞外ベシクルを捕捉するために，流路の一部に狭窄した部分を持つポリジメチルシロキサン製のマイクロチップを採用し，その狭窄した部分の流路高さを最適化した。さらに，さらに細胞外ベシクルを検出する際の検出プロトコルを最適化した。これら2つの改善によって，29倍検出下限値を小さくすることに成功し，検出下限値は6.3×10^10 particles/mLとなった。これは血液中に存在する全細胞外ベシクルの濃度よりも小さい値である。検出に要したサンプル体積は2 マイクロリットル，検出に要した時間は19分となった。この成果は，Membranes誌に発表した。
(2)細胞外ベシクルのさらなる高感度検出をめざし，上記の表面機能化自律駆動マイクロチップをさらに改良した。流路の一部に狭窄した部分を持つポリジメチルシロキサン製のマイクロチップの流路内表面のＵＶグラフト重合する部位の制御方法を確立し，検出部位に到達するまでの部分には非特異吸着を抑制するグラフト鎖を成長させ，検出部位には細胞外ベシクルを捕捉するための抗体を固体するためのグラフト鎖を成長させた。これらによって，検出部位に到達するまでの細胞外ベシクルの損失を抑えることができた。
さらに，検出の際のプロトコルも再検討することによってこれまでよりも高感度で細胞外ベシクルを検出することに成功した。この成果は，第44回日本バイオマテリアル学会大会，第32回日本MRS年次大会において発表した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
バイオマーカーの裸眼検出に関しては，汎用のハンディの蛍光検出器なども開発されたことから，より優先度の高い細胞外ベシクルの高感度検出に注力し研究を進めた。流路の一部分に狭窄した部分のあるマイクロチップに対して部分的にUVグラフト重合する方法を確立し，損失を抑えた細胞外ベシクル捕捉効果を確認できたことから，研究は概ね順調に進んでいると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
細胞外ベシクルを高感度検出できる表面機能化自律駆動マイクロチップの作製をめざし，部分グラフト重合の効果を検出下限値を算出するなど定量的に評価するとともに，より実サンプルに近い血清などを用いた実験も視野に入れ研究を進める。
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