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デジタル検出技術を基盤としたウイルスの新規感染診断法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 21H04645
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分28:ナノマイクロ科学およびその関連分野
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

渡邉 力也  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 主任研究員 (30540108)

研究分担者 野田 岳志  京都大学, 医生物学研究所, 教授 (00422410)
西増 弘志  東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (00467044)
武内 寛明  東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (20451867)
研究期間 (年度) 2021-04-05 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
42,250千円 (直接経費: 32,500千円、間接経費: 9,750千円)
2023年度: 13,000千円 (直接経費: 10,000千円、間接経費: 3,000千円)
2022年度: 13,000千円 (直接経費: 10,000千円、間接経費: 3,000千円)
2021年度: 16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円)
キーワードCRISPR-Cas / bioMEMS / デジタルリキッドバイオプシー / 非増幅遺伝子検査 / 非増幅核酸検出 / デジタルバイオ計測 / 非増幅核酸検査 / 1分子生物物理学 / 1分子計測 / デジタルバイオロジー
研究開始時の研究の概要

本提案課題では、申請者らが自主開発した世界最高峰のデジタル検出技術を基盤とし、ウイルス由来のRNA等を1分子単位で高感度・高精度・短時間に解析できる革新的なマイクロチップ技術を迅速に確立する。更に、理工医に跨る異分野連携を加速させることで検出系を発展・最適化し、大量の検体を並列かつ多元的に自動解析できる技術基盤へと昇華させるとともに、ウイルスを亜型レベルで解析可能な新規感染診断法の実現を目指す。当該技術は、種々の感染性ウイルスだけでなく、疾患バイオマーカーの検出などにも活用できるため、本研究が成功した暁には、生物学・薬学・医学に跨る波及効果は極めて大きいものと考えられる。

研究成果の概要

昨今、新型コロナウイルスの世界的な流行を経験し、汎用的な感染症検査法の確立が急務とされている。本課題では、病原体由来の遺伝子を1分子単位で識別して、世界最速で検出できる非増幅遺伝子検査法「SATORI法」を開発した。また、検体から病原体の遺伝子を直接検出できる「Direct-SATORI法」や小型検査装置の開発にも成功しており、臨床現場即時検査に対応した技術基盤が確立しつつあると言える。これらの成果は、基礎研究としての先進性・革新性だけでなく、非増幅遺伝子検査法の実用化への足掛かりになるものであり、学術的・社会的な意義は極めて高いと考えている。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本課題が注目する感染症遺伝子検査であるが、現在の主流である遺伝子増幅検査は、SARS-CoV-2などの感染症の確定診断に資する一方、検査結果が患者に届くまでに数時間から数日を要することで、感染拡大や経済活動の制約などの問題を内包している。本課題で開発されたSATORI法は世界最速の遺伝子検査法であり、超高感度・多項目・迅速診断に基づいた感染予防・経済活動の円滑化への貢献とともに、次世代の感染症診断に資する遺伝子検査法となることが強く期待され、その学術的・社会的な意義は極めて高いと言える。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 3件、 招待講演 27件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Purification/Amplification-Free RNA Detection Platform for Rapid and Multiplex Diagnosis of Plant Viral Infections2023

    • 著者名/発表者名
      Ueda, T., *Shinoda, H., Makino, A., Yoshimura, M., Iida, T., & *Watanabe, R.
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 95 号: 25 ページ: 9680-9686

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.3c01691

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] SATORI: Amplification-free digital RNA detection method for the diagnosis of viral infections2023

    • 著者名/発表者名
      Iida, T., Shinoda, H., & *Watanabe, R.
    • 雑誌名

      Biophysics and Physicobiology

      巻: 20 号: 3 ページ: n/a

    • DOI

      10.2142/biophysico.bppb-v20.0031

    • ISSN
      2189-4779
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Toward versatile digital bioanalysis2023

    • 著者名/発表者名
      Ando, J. & *Watanabe, R.
    • 雑誌名

      Biomicrofluidics

      巻: 17 号: 6 ページ: 061303-061303

    • DOI

      10.1063/5.0174727

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Compact wide-field femtoliter-chamber imaging system for high-speed and accurate digital bioanalysis2023

    • 著者名/発表者名
      Iida, T., Ando, J., Shinoda, H., Makino, A., Yoshimura, M., Murai, K., Mori, M., Takaeuchi, H., Noda, T., Nishimasu, H., & *Watanabe, R.
    • 雑誌名

      Lab on a Chip

      巻: 23 号: 4 ページ: 684-691

    • DOI

      10.1039/d2lc00741j

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Automated amplification-free digital RNA detection platform for rapid and sensitive SARS-CoV-2 diagnosis2022

    • 著者名/発表者名
      Shinoda Hajime、Iida Tatsuya、Makino Asami、Yoshimura Mami、Ishikawa Junichiro、Ando Jun、Murai Kazue、Sugiyama Katsumi、Muramoto Yukiko、Nakano Masahiro、Kiga Kotaro、Cui Longzhu、Nureki Osamu、Takeuchi Hiroaki、Noda Takeshi、Nishimasu Hiroshi、Watanabe Rikiya
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 5 号: 1 ページ: 473-473

    • DOI

      10.1038/s42003-022-03433-6

    • 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] Amplification-free RNA detection with CRISPR?Cas132021

    • 著者名/発表者名
      Shinoda Hajime、Taguchi Yuya、Nakagawa Ryoya、Makino Asami、Okazaki Sae、Nakano Masahiro、Muramoto Yukiko、Takahashi Chiharu、Takahashi Ikuko、Ando Jun、Noda Takeshi、Nureki Osamu、Nishimasu Hiroshi、Watanabe Rikiya
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 4 号: 1 ページ: 476-476

    • DOI

      10.1038/s42003-021-02001-8

    • 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
  • [学会発表] 工学技術を用いた1分子生物物理学研究とその応用2023

    • 著者名/発表者名
      渡邉力也
    • 学会等名
      異分野融合研究セミナーiSeminar
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生物学と工学のハザマから:1分子生物物理学研究とその応用2023

    • 著者名/発表者名
      渡邉力也
    • 学会等名
      新学術領域「全能性プログラム:デコーディングからデザインへ」講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生物学と工学の合作:新型コロナウイルスの世界最速検出法の開発2023

    • 著者名/発表者名
      渡邉力也
    • 学会等名
      理研軽金属科学講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 1分子定量法に基づいたウイルス遺伝子の全自動迅速検出装置の開発2023

    • 著者名/発表者名
      渡邉力也
    • 学会等名
      日本化学会第103回春季年会 CIPセッション「感染症を診断・予防するヘルスケアテクノロジー」
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 1分子定量法に基づいたウイルス遺伝子の全自動迅速検出装置の開発2022

    • 著者名/発表者名
      渡邉力也
    • 学会等名
      理研シンポジウム 第10回「光量子工学研究」
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 1分子定量法に基づいた新型コロナウイルス感染症の全自動迅速診断装置の開発2022

    • 著者名/発表者名
      渡邉力也
    • 学会等名
      AMED タンパク質研究シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 工学技術を用いた1分子生物物理学研究とその応用2022

    • 著者名/発表者名
      渡邉力也
    • 学会等名
      大阪大学蛋白質研究所フロンティアセミナー
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 1分子定量法に基づいたウイルス遺伝子の全自動迅速検出装置の開発2022

    • 著者名/発表者名
      渡邉力也
    • 学会等名
      日本細胞外小胞学会第9回学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Automated amplification-free digital RNA detection platform for SARS-CoV-2 diagnosis2022

    • 著者名/発表者名
      Rikiya Watanabe
    • 学会等名
      The 8th RIKEN-KI-SciLifeLab Symposium
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 1分子定量法に基づいたウイルス遺伝子の全自動迅速検出装置の開発2022

    • 著者名/発表者名
      渡邉力也
    • 学会等名
      細胞を創る研究会15.0
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 新型コロナウイルスの全自動迅速検出装置の開発2022

    • 著者名/発表者名
      渡邉力也
    • 学会等名
      JST CREST/さきがけ横断シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Single-molecule analysis of bio-molecules and its applications2022

    • 著者名/発表者名
      Rikiya Watanabe
    • 学会等名
      日本生物物理学会第58回年会 シンポジウム「マルチファセット・プロテインズへの生物物理アプローチ」
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 1分子定量法に基づいたウイルス感染症の全自動迅速診断装置の開発2022

    • 著者名/発表者名
      渡邉力也
    • 学会等名
      4大学ナノ・マイクロファブリケーションコンソーシアム・シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 1分子定量法に基づいたウイルス感染症の全自動迅速診断装置の開発2022

    • 著者名/発表者名
      渡邉力也
    • 学会等名
      量子イメージング研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 新型コロナウイルスの新規デジタル検出法2021

    • 著者名/発表者名
      渡邉力也
    • 学会等名
      第15回スフィンゴテラピ研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マイクロチップを利用したデジタルバイオ分析技術2021

    • 著者名/発表者名
      渡邉力也
    • 学会等名
      第12回スクリーニング研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マイクロチップを利用した新型コロナウイルスの非増幅迅速検出技術2021

    • 著者名/発表者名
      渡邉力也
    • 学会等名
      学振R031委員会 第3回研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Single-molecule analysis of bio-molecules and its application2021

    • 著者名/発表者名
      Rikiya Watanabe
    • 学会等名
      3rd KFU-RIKEN Symposium
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 新型コロナウイルスの超高感度・世界最速検出技術とリキッドバイオプシーへの展開2021

    • 著者名/発表者名
      渡邉力也
    • 学会等名
      バイオインダストリー協会"未来へのバイオ技術"勉強会「リキッドバイオプシーの展望」
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 新型コロナウイルスの世界最速デジタル検出技術の開発2021

    • 著者名/発表者名
      渡邉力也
    • 学会等名
      学振R165委員会 第103回研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] バイオDXを指向したデジタルバイオ分析と疾患診断への展開2021

    • 著者名/発表者名
      渡邉力也
    • 学会等名
      BioJapan
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 新型コロナウイルスの新規デジタル検出法2021

    • 著者名/発表者名
      渡邉力也
    • 学会等名
      環境バイオテクノロジー学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 新型コロナウイルスの新規デジタル検出法2021

    • 著者名/発表者名
      渡邉力也
    • 学会等名
      電気学会E部門総合研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Single-molecule analysis of bio-molecules and its application2021

    • 著者名/発表者名
      Rikiya Watanabe
    • 学会等名
      東京大学先端科学技術研究センター LSBM Monday Seminar Series
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 酵素反応を指標としたウイルスのデジタル検出技術の開発2021

    • 著者名/発表者名
      渡邉力也
    • 学会等名
      第21回蛋白質科学会年会シンポジウム「蛋白質科学が社会へ与えるインパクト」
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 新型コロナウイルスの新規デジタル検出法2021

    • 著者名/発表者名
      渡邉力也
    • 学会等名
      第47回生体分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Single-molecule analysis of bio-molecules and its application2021

    • 著者名/発表者名
      Rikiya Watanabe
    • 学会等名
      IEEE NEMS,
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 現代化学増刊号 マテリアル ズ・インフォィクスからマテリアルDX まで2024

    • 著者名/発表者名
      飯田龍也, 安藤潤, 渡邉力也
    • 総ページ数
      208
    • 出版者
      東京化学同人
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [産業財産権] 蛍光観察装置2024

    • 発明者名
      渡邉力也,飯田龍也
    • 権利者名
      渡邉力也,飯田龍也
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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