| 研究課題/領域番号 |
16H02094
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
生田 幸士 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (90212745)
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| 研究分担者 |
宮本 義孝 国立研究開発法人国立成育医療研究センター, 細胞医療研究部, 上級研究員 (20425705)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | ナノバイオ |
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| 研究実績の概要 |
近年，血中エクソソーム内microRNAが，早期がん発見に使用できる可能性が指摘されている。しかし従来の解析装置は巨大で，設置場所が大病院等に制限される．本研究課題では，代表の生田が，これまで体系的に開発してきた汎用性の高い独自のマイクロ化学デバイスである「化学IC」や，マイクロナノ光造形等を活用し，各家庭レベルで使える，がん早期診断・発見システムを開発する．具体的には，エクソソームマーカであるCD9抗体を固定した，独自開発の磁性ナノビーズを用いたmicroRNAの調製から，qRT-PCR化学ICによる同時並列microRNA定量，ビッグデータ解析までを一括して行うシステムを開発する．本年度は以上の目的を達成するため、（１）qRT-PCRチップの開発（２）qRT-PCRによるRNA定量について重点的に研究を行った。
qRT-PCRデバイスはリアクタチップ、スペーサ、ヒータチップ、光学モジュールで構成される。これらモジュールの作製には当研究室が開発してきた独自のエンボス加工法、マイクロ光造形法、レーザー微細加工法を応用して作製を行った。本デバイスは4.5cm x 2.5cm x 3.0cm程度の大きさである。PCR反応の実現のため、プロトタイプデバイスを用いて温度制御を実現した。新開発のヒータと制御回路により、DNA増幅に必要な温度サイクルが高速かつ低ノイズで実現可能であることを実証した。また、本デバイスに各種試薬とサンプルmicroRNAを投入し、加熱し逆転写反応によりcDNAの合成に成功した。また、リアルタイム蛍光観察を組み込んだデバイスを用いて、PCRによる増幅を検出することに成功した
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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
実験装置の故障により、予算の次年度繰越を行った結果、研究計画に沿った研究が進行している。
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| 今後の研究の推進方策 |
1) USB 経由でのqRT-PCR 解析
本研究では，qRT-PCR デバイスをパソコン，タブレット，スマートホンなどに接続するだけで使用できることを目指す．外部電源等は使用しない．よって，電源供給，デバイスの制御，計測データの取得の全てをUSB 接続で行う．そのため，デバイスの消費電力は必要最小限に留めなければならない．本デバイスで最も電力を消費するプロセスは，qRT-PCR の加温・冷却の繰り返しである．我々は，独自の３次元マイクロ加工を活用し，リアクタおよびヒータの不要な部分を削減し，熱容量を極限まで小さくする．熱容量が小さくなることで，加熱に必要な電力が削減できるのみならず，冷却も自然空冷で可能となる．
2)qRT-PCR 工程と前工程のシステム統合
多種類のがん細胞株について，同時並行で，大量に検証実験を行うため，我々が開発してきた，全自動スフェロイド培養システム「PASMA」を応用し，人手をかけずに，多種大量のがん細胞株を全自動で培養し，それぞれの培養上清をサンプリングして，qRT-PCR による同時並列発現解析と統合したシステムを開発する．エクソソームは，培養細胞からも放出されるため，デバイスの性能検証実験として，各種がん細胞株の培養液上清をサンプルとし，エクソソームの回収から，microRNA の定量までのプロセスを行う．通常の血中のエクソソーム濃度と同程度になるまで，培養上清を濃縮して用いる． その後，分担研究者の宮本及び，連携研究者の長倉の協力を得て，モデルマウスの血液サンプルでの検証実験を行う．
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