実環境中ウイルス検出用外力支援近接場照明バイオセンサシステム

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H01048
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 藤巻 真 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 副研究センター長 (10392656)
• 研究分担者: 島 隆之 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 上級主任研究員 (10371048) ; 藤岡 貴浩 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (20759691) ; 守口 匡子 藤田医科大学, 医学部, 講師 (60298528) ; 白土 東子 (堀越東子) 国立感染症研究所, ウイルス第二部, 主任研究官 (60356243) ; 宮沢 孝幸 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 准教授 (80282705) ; 久保田 智巳 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ付 (90356923)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: バイオセンサ / ウイルス / 免疫アッセイ / 抗体

研究実績の概要

本研究開発の目的は、環境中に存在するウイルスを検知して感染を予防することができるウイルスセンサの開発である。実環境中から捕集可能なウイルス量はごく微量であることから、センサには高い感度が要求される。これまでに我々は、外力支援近接場照明バイオセンサーにおいて、高視野角化による高感度化を図ってきたが、今年度の取り組みでは、磁気捕集する際の磁場の制御によって狭い範囲内にウイルスを捕捉した磁気ビーズを捕集できることに着目し、視野角が狭くても高感度でウイルス検出が可能となる系を開発した。また、近接場照明系に関して、導波モード励起に伴う近接場増強を発生させるチップにおいて、従来のSi層とSiO2層とからなる２層構造に対して、さらにその表面に高屈折率層を付与した３層構造とすることで、発生する電場強度をより強くできることも明らかにした。また、これまでは、金ナノ粒子による散乱光や蛍光ビーズによる蛍光を光信号として用いてきたが、量子ドットを標識として用いる取り組みを行い、量子ドット標識によるウイルス検出にも成功した。我々は、ノロウイルスを対象に、ウイルスをより効率良く捕捉するための抗体に関する研究も行ってきた。ノロウイルスのGIIグループを、株非依存的に広く認識する一本鎖ファージ抗体(12A11)の抗原認識の機構を明らかにする目的でIgGに変換して結晶構造解析を行ったところ、抗原認識領域のうちCDRH3は大きなループ構造を持っており、この構造が、ノロウイルスPドメインの奥の方に存在する、株間で変異の少ない領域にアクセスするために必要であると予想された。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Waveguide-mode Sensor Chip with Si/SiO2/SiOx Structure (2020)
  • 著者名/発表者名: Masato Yasuura, Koji Ueno, Hiroki Ashiba, Yuki Nakaya, Makoto Fujimaki
  • 雑誌名: Sensors and Materials 巻: 32 ページ: 1567-1576
  • DOI: 10.18494/SAM.2020.2732
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Molecular characterization of feline paramyxovirus in Japanese cat populations (2020)
  • 著者名/発表者名: Shoichi Sakaguchi, So Nakagawa, Satomi Mitsuhashi, Makoto Ogawa, Kazutoshi Sugiyama, Kenichi Tamukai, Rie Koide, Yukie Katayama, Takashi Nakano, Shinji Makino, Tadashi Imanishi, Takayuki Miyazawa, Tetsuya Mizutani
  • 雑誌名: Archives of Virology 巻: 165 ページ: 413-418
  • DOI: 10.1007/s00705-019-04480-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Detection of norovirus-like particles with an external-force-assisted near-field illumination biosensor (2019)
  • 著者名/発表者名: Masato Yasuura, Haruko Shirato, Kyoko Higo-Moriguchi, Makoto Fujimaki
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 58 ページ: 071005-1-5
  • DOI: 10.7567/1347-4065/ab29e2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Real-time assessment of sand filtration and membrane filtration process for bacterial removal (2020)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Fujioka
  • 学会等名: Green Technologies for Sustainable Water 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Assessing the passage of bacteria through reverse osmosis membrane process (2020)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Fujioka
  • 学会等名: 10th International Membrane Science & Technology Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 外力支援近接場照明バイオセンサーの原理と応用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 藤巻 真
  • 学会等名: 光ネットワークシステム技術第１７１委員会 第６7回研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Comparison of surface-modification types for sensor chips of the external force-assisted near-field illumination biosensor (2019)
  • 著者名/発表者名: Masato Yasuura, Makoto Fujimaki
  • 学会等名: International Conference on Bio-Sensing Technology 2019
  • 国際学会
• [学会発表] External Force-Assisted Near-Field Illumination Biosensor for Blood Testing (2019)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Ashiba, Makoto Fujimaki
  • 学会等名: 10th International Conference on Materials for Advanced Technologies
  • 国際学会
• [学会発表] 外力支援近接場照明バイオセンサによる血漿中タンパク質の高感度検出 (2019)
  • 著者名/発表者名: 芦葉 裕樹、藤巻 真
  • 学会等名: 第36回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
• [学会発表] ノロウイルス感染と検出技術 (2019)
  • 著者名/発表者名: 白土東子
  • 学会等名: 埼玉大学第12回メディカル・イノベーション・ワークショップ
  • 招待講演
• [備考] 国立研究開発法 産業技術総合研究所センシングシステム研究センターホームページ
  • URL: https://unit.aist.go.jp/ssrc/index.html
• [産業財産権] 標的物質検出装置 (2019)
  • 発明者名: 安浦 雅人、藤巻 真
  • 権利者名: 産業技術総合研究所
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2019-145110