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2022 年度 実績報告書

分子演算システムによる腫瘍由来核酸の高速パターン診断

研究課題

研究課題/領域番号 19H00901
研究機関東京農工大学

研究代表者

川野 竜司  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90401702)

研究分担者 鈴木 宏明  中央大学, 理工学部, 教授 (20372427)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワードDNAコンピューティング / ナノポア計測 / マイクロ流体技術 / リポソーム / コアセルベート
研究実績の概要

本研究ではDNAコンピューティング技術とナノポア計測によるラベルフリーDNA分子検出法を組み合わせることにより、早期がん診断マーカーとして期待されるmicroRNA(miRNA)群のがんパターン診断法の構築をめざす。申請者はこれまで、ナノポア計測によるDNA演算出力分子の迅速検出、これを利用したmiRNA群のパターン診断への応用について研究してきた。最近我々が開発した胆管癌時に発現亢進する5種miRNAパターン認識法が、実際のがん患者の血液検体にも適用可能であることを見出したが、これまでナノポア計測では計測不可能であった超低濃度領域(~fM)のmiRNAを検出している理由が不明であった。そこで昨年度からこの機構解明に向け取り組みを行い、さらにmiRNA発現上昇と減少を同時に判定可能なDNA演算方法の開発に取り組み、扁平上皮癌の診断へ応用した。
分担者の鈴木は、別のアプローチからの診断の高感度化を見据え、リポソーム内核酸増幅法の確立に取り組み、基礎条件を確立した(論文執筆中)。また、定量解析に向けてマイクロ流路を用いて製造した均一リポソーム内で生化学反応を行う条件も確立した(論文投稿中)。並行して、複合コアセルベートを、サンプル中に低濃度で存在する核酸を高濃縮して検出する課題に取り組み、一定の条件を確立した。今年度はこれらに関連する成果に関して、JACS Auを含む査読付き論文、および国内外の複数の学会において公表した。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 7件、 招待講演 5件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Radboud University(オランダ)

    • 国名
      オランダ
    • 外国機関名
      Radboud University
  • [雑誌論文] Ultra-low concentration detection of DNA without its amplification using a biological nanopore2023

    • 著者名/発表者名
      Takeuchi Nanami、Kawano Ryuji
    • 雑誌名

      Biophysical Journal

      巻: 122 ページ: 287a~287a

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2022.11.1631

    • 査読あり
  • [雑誌論文] MicroRNA Detection at Femtomolar Concentrations with Isothermal Amplification and a Biological Nanopore2023

    • 著者名/発表者名
      Takiguchi Sotaro、Kawano Ryuji
    • 雑誌名

      Methods in Molecular Biology

      巻: 1 ページ: 67~74

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-2982-6_5

    • 査読あり
  • [雑誌論文] New Sensing Technologies: Microtas/NEMS/MEMS2023

    • 著者名/発表者名
      Yasuga Hiroki、Shoji Kan、Koiwai Keiichiro、Kawano Ryuji
    • 雑誌名

      Encyclopedia of Sensors and Biosensors

      巻: 1 ページ: 526~540

    • DOI

      10.1016/B978-0-12-822548-6.00046-7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pattern Recognition of microRNA Expression in Body Fluids Using Nanopore Decoding at Subfemtomolar Concentrations2022

    • 著者名/発表者名
      Takeuchi Nanami、Hiratani Moe、Kawano Ryuji
    • 雑誌名

      JACS Au

      巻: 2 ページ: 1829~1838

    • DOI

      10.1021/jacsau.2c00117

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Endocytosis of Coacervates into Liposomes2022

    • 著者名/発表者名
      Lu Tiemei、Liese Susanne、Schoenmakers Ludo、Weber Christoph A.、Suzuki Hiroaki、Huck Wilhelm T. S.、Spruijt Evan
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 144 ページ: 13451~13455

    • DOI

      10.1021/jacs.2c04096

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] ナノポア計測によるDNA演算情報の復号化2022

    • 著者名/発表者名
      滝口創太郎、川野竜司
    • 雑誌名

      高分子学会誌

      巻: 71 ページ: 534-535

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 生体ナノポアを用いた核酸検出とDNA演算技術との融合による診断応用2022

    • 著者名/発表者名
      滝口創太郎、竹内七海、川野竜司
    • 雑誌名

      応用物理学会M&BE分科会誌

      巻: 33 ページ: 212‐216

    • 査読あり
  • [学会発表] Ultra-low concentration detection of DNA without its amplification using a biological nanopore2023

    • 著者名/発表者名
      Takeuchi Nanami, Kawano Ryuji
    • 学会等名
      BPS2023
    • 国際学会
  • [学会発表] ナノポアリキッドバイオプシー:血中由来短鎖核酸の一分子計測2023

    • 著者名/発表者名
      川野竜司
    • 学会等名
      第7回 Liquid Biopsy 研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Pattern Recognition of microRNA Expression in Body Fluids Using Nanopore Decoding at Subfemtomolar2023

    • 著者名/発表者名
      Takeuchi Nanami
    • 学会等名
      Nanopore Weekly Meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 分子演算システムによる複数miRNAのパターン認識2022

    • 著者名/発表者名
      川野竜司
    • 学会等名
      第42回キャピラリー電気泳動シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] Femtomolar MicroRNA Detection by Diagnostic DNA System and Biological Nanopore2022

    • 著者名/発表者名
      Takeuchi Nanami, Kawano Ryuji
    • 学会等名
      uTAS2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Direct Detection of DNA Methylation and Determination Intermediates using Biological Nanopore2022

    • 著者名/発表者名
      Liu Ping and Ryuji Kawano
    • 学会等名
      uTAS2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Optimization of the cell-free protein synthesis in monodisperse liposomes produced by microfluidics2022

    • 著者名/発表者名
      Ryota Ushiyama, Reiko Sato, Mamiko Tsugane, Tomoaki Matsuura, Hiroaki Suzuki
    • 学会等名
      uTAS2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Artificial cell studies in microfluidics2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Suzuki
    • 学会等名
      The 10th Asia-Pacific Conference of Transducers and Micro-Nano Technology 2022 (APCOT 2022)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Microfluidic technologies for artificial cell studies2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Suzuki
    • 学会等名
      35th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2022)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 疾患バイオマーカーとしてのマイクロRNAと診断応用2022

    • 著者名/発表者名
      落谷孝広、松﨑潤太郎
    • 総ページ数
      276
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • ISBN
      978-4-7813-1667-3
  • [図書] Molecular Robotics An Introduction2022

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Murata
    • 総ページ数
      296
    • 出版者
      Springer Nature
    • ISBN
      978-981-19-3987-7
  • [備考] 東京農工大学 川野研究室

    • URL

      http://web.tuat.ac.jp/~rjkawano/index.html

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公開日: 2023-12-25  

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