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2015 年度 実績報告書

線虫C. elegansの嗅覚機構を模倣した乳癌検知システムの研究開発

研究課題

研究課題/領域番号 15H01804
研究機関九州大学

研究代表者

都甲 潔  九州大学, システム情報科学研究科(研究院, 教授 (50136529)

研究分担者 前原 喜彦  九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80165662)
内田 誠一  九州大学, システム情報科学研究科(研究院, 教授 (70315125)
二ノ宮 裕三  九州大学, 歯学研究科(研究院), 教授 (50076048)
広津 崇亮  九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (70404035) [辞退]
園田 英人  九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (00465725)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード癌検知 / 嗅覚 / 匂い / バイオマーカ / 簡易迅速・超高感度計測
研究実績の概要

バイオマーカの特定を行うために,コントロール研究参加者の尿サンプルを収集した.また,乳癌細胞と乳由来線維芽細胞を用いて培養液を作製した.さらに,癌細胞に由来したバイオマーカの比較を行うことも考慮し,大腸癌細胞と大腸由来線維芽細胞を用いて同様に培養液を作製した.
上記作製した細胞培養液について,GC分析を行うために前処理として培養液を濃縮し,その濃縮した培養液について生物嗅覚を用い癌のバイオマーカが存在していることを確認した.乳癌細胞と乳由来線維芽細胞の濃縮した培養液についてGC分析を行い,比較分析を行った結果,癌のバイオマーカの候補成分として14種類を抽出した.
次に癌探知犬を用いた実験データより,培養細胞培養液において癌(乳癌および大腸癌細胞株)と正常(線維芽細胞株)の違いの判断が可能であることが確認され,尿や便汁に比較して癌の匂い物質の濃度が高いと考えられるデータが得られた.
さらに画像処理による線虫の走化性の定量化を行った.第一に,光源・カメラ・計算機などの画像撮影環境の構築を行った.その際,不要な光の混入を避けながら,線虫部分と背景部の輝度差が十分高く(すなわち高コントラストで)撮影できるように配慮した.第二に,各時刻の画像上で線虫の存在位置を決定するためのプログラムを実装した.結果,マクロ走化性の定量化を実現した.
また,嗅覚受容体を培養細胞に強制発現させた嗅覚受容体再構築系の確立を試みた.乳癌のバイオマーカ候補分子に応答するイヌ嗅覚受容体遺伝子(CfOR0012,CfOR0046,イントロン無し)を選択し,イヌゲノムDNAより発現ベクターにクローニングした.高感度センシングデバイスの開発では,SPR(表面プラズモン共鳴)免疫センサを用い,尿中低分子バイオマーカに関して,HVA(小児癌や皮膚癌のバイオマーカ)の検出に成功した.

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

本研究の研究課題である①前向き臨床試験, ②生理学的な解析および原因物質(バイオマーカ)の特定,③走化性の数値化,④匂い受容体を発現させた培養細胞系を用いたセンシング,⑤超高感度センシングデバイスの開発について,計画通り進展しており,この成果に基づき次年度の成果が期待できる.また,学会・研究会における発表も順調に行われている.生物嗅覚については汎用性を高めるため線虫C.elegansに限定せず,ヒトよりはるかに嗅覚感度の高いイヌ(癌検知犬)の嗅覚も調査範囲に拡張することで,研究の成功を期した.

今後の研究の推進方策

前年度に続き,生物の嗅覚機構を利用するのみならず,GC分析も並行して行うことで候補化合物の絞り込みを行い,尿中の乳癌バイオマーカの同定を行う.走化性の数値化においては,マクロ走化性の数値化を完成させると同時に,さらに進んでミクロ走化性の数値化を完成させる.また様々なバイオマーカ候補分子に対応できるよう解析できる受容体の種類を増やすことも検討する.センサの高感度化のためL-SPRやSPFS(SP fluorescence spectroscopy)の開発を行う.以上の研究を行うことで,バイオマーカの同定,人工レセプターの構築,複数のバイオマーカに対応したマルチセンサ型のセンシングデバイスの構想を練る.

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2015

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 2件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] An anisakis larva attached to early gastric cancer: report of a case.2015

    • 著者名/発表者名
      Sonoda H, Yamamoto K, Ozeki K, Inouye H, Toda S, Maehara Y.
    • 雑誌名

      Surg Today

      巻: 45(10) ページ: 1321-1325

    • DOI

      10.1007/s00595-014-1012-3

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Detection of Homovanillic Acid in Model of Urine Using Surface Plasmon Resonance Biosensor2015

    • 著者名/発表者名
      Takuya Eda, Takeshi Onodera, Kiyoshi Toko
    • 学会等名
      BioSensors, BioElectronics, BioMedical Devices, BioMEMS/NEMS and Applications 2015 (Bio4Apps 2015)
    • 発表場所
      Fukuoka,Japan
    • 年月日
      2015-12-10
    • 国際学会
  • [学会発表] 線虫を用いた癌スクリーニング2015

    • 著者名/発表者名
      園田 英人、広津 崇亮、新田 吉陽、笠木 勇太、 上尾 裕紀、山下 奈真、諸富 洋介、杉山 雅彦、 中島雄一郎、大垣 吉平、佐伯 浩司、岡本 龍郎、沖 英次、三森 功士、前原 喜彦
    • 学会等名
      第26回日本消化器癌発生学会総会
    • 発表場所
      米子市
    • 年月日
      2015-11-20
  • [学会発表] Detection of homovanillic acid using surface plasmon resonance (SPR) immunosensor2015

    • 著者名/発表者名
      Takuya Eda, Takeshi Onodera, Kiyoshi Toko
    • 学会等名
      11th Asian Conference on Chemical Sensors (ACCS2015)
    • 発表場所
      Penang, Malaysia
    • 年月日
      2015-11-15 – 2015-11-18
    • 国際学会
  • [学会発表] 味と匂いを目で見る2015

    • 著者名/発表者名
      都甲 潔
    • 学会等名
      佐賀医療センター好生館第13回理事長特別企画セミナー
    • 発表場所
      佐賀市
    • 年月日
      2015-10-29
    • 招待講演
  • [学会発表] C. elegans嗅覚を用いた網羅的高精度がんスクリーニング法2015

    • 著者名/発表者名
      園田英人、広津崇亮、濱川昌之、上田奈央子、中川原英和、山本一治、新田吉陽、三森功士、岡本龍郎、中島雄一郎、杉山雅彦、大垣吉平、佐伯浩司、沖英次、前原喜彦
    • 学会等名
      第53回日本癌治療学会学術集会
    • 発表場所
      京都市
    • 年月日
      2015-10-29
  • [学会発表] 匂いによるがん診断法開発を目指してーがん探知犬と線虫嗅覚を用いた研究ー2015

    • 著者名/発表者名
      園田英人、佐藤悠二、広津崇亮、新田吉陽、三森功士、前原喜彦
    • 学会等名
      第64回 獣医学術九州地区大会 産業動物獣医学会
    • 発表場所
      熊本市
    • 年月日
      2015-10-16
  • [学会発表] 線虫嗅覚を用いた網羅的高精度がんスクリーニング法2015

    • 著者名/発表者名
      園田英人、広津崇亮、新田吉陽、三森功士、岡本龍郎、佐伯浩司、沖英次、前原喜彦
    • 学会等名
      第74回日本癌学会学術総会
    • 発表場所
      名古屋市
    • 年月日
      2015-10-08
  • [学会発表] 匂いによるがん診断法開発を目指して2015

    • 著者名/発表者名
      園田英人、佐藤悠二、広津崇亮、新田吉陽、三森功士、前原喜彦
    • 学会等名
      第45回日本消化器がん検診九州地方会
    • 発表場所
      別府市
    • 年月日
      2015-09-26
  • [学会発表] がん探知犬・線虫を使ったがんの匂いの研究2015

    • 著者名/発表者名
      園田英人
    • 学会等名
      第3回九州大学病院別府病院 市民公開講座
    • 発表場所
      別府市
    • 年月日
      2015-06-07
    • 招待講演
  • [学会発表] がん探知犬と線虫を用いたがんと匂いの研究2015

    • 著者名/発表者名
      園田英人、佐藤悠二、広津崇亮、新田吉陽、三森功士、前原喜彦
    • 学会等名
      平戸市救急医療懇話会
    • 発表場所
      平戸市
    • 年月日
      2015-06-05
    • 招待講演
  • [学会発表] 食文化を後世につなぐ食譜2015

    • 著者名/発表者名
      都甲 潔
    • 学会等名
      平成27年度九州大学開学記念講演
    • 発表場所
      福岡市
    • 年月日
      2015-05-11
    • 招待講演

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公開日: 2017-01-06  

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