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2022 年度 実績報告書

超集積型細胞チップと核酸プローブを用いたオンチップがん診断システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 22H03983
配分区分補助金
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

山村 昌平  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ長 (50432141)

研究分担者 重藤 元  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (60805662)
秋山 靖人  静岡県立静岡がんセンター(研究所), その他部局等, 研究員 (70222552)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2026-03-31
キーワード1細胞解析 / 細胞チップ / 核酸プローブ / 循環がん細胞 / 遺伝子変異がん細胞
研究実績の概要

独自の超集積型細胞チップと核酸プローブを用いて、多数の血液細胞を分離配置し、その中から循環がん細胞(CTC)を検出し、さらに遺伝子変異解析までが可能なオンチップがん診断システムを開発する。今年度は、金型を用いた射出成形技術を用いて、樹脂製マイクロアレイチップを作製した。チップにおけるマイクロチャンバーの直径、深さ、素材や表面処理等の諸条件を検討し、展開する細胞数、吸着性、展開効率などの最適化を行った。特に、白血球が均一かつ単一層に吸着する配置条件を検討した。これまでに白血球約180万個を単一層に配置する細胞チップを開発しており、本プロジェクトで高集積化(マイクロチャンバー数を2万個から7.8万個)することにより500万個以上の細胞を均一かつ単一層に配置することに成功した。したがって、複数枚の超集積型細胞チップを用いて、細胞ロスなく1千万個以上の白血球を均一かつ単一層に配置できることから、高感度なCTC検出系であることが示唆された。

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

今年度は、金型を用いた射出成形技術を用いて、超集積型細胞チップを構築することが大きな目標であった。これまでに開発した細胞チップでは約180万個の白血球細胞を配置できていたが、高集積化することによって500万個以上の細胞を均一かつ単一層に配置できる超集積型細胞チップの開発に成功した。したがって、複数枚のチップで1千万個以上の細胞も解析できることから、高感度なCTC検出系として次年度の研究開発に繋がるため、順調に進展していると思われる。

今後の研究の推進方策

今後、作製した超集積型細胞チップを用いて、CTC検出のモデル系の構築を目指す。まずモデル系として、白血球細胞に添加するメラノーマ細胞を0.1%から0.0001%程度に細胞濃度を変化させ、蛍光顕微鏡下でがん細胞濃度を定量検出するための条件を洗い出す。それと同時に、抗体多重染色をチップ上で行い、より正確なCTC検出ができるシステムを目指す。また並行して、遺伝子変異がん細胞を検出する核酸プローブの設計作製も開始する。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Single-cell microarray chip with inverse-tapered wells to maintain high ratio of cell trapping2023

    • 著者名/発表者名
      Sano R, Koyama K, Fukuoka N, Ueno H, Yamamura S, Suzuki T,
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 14 ページ: 492-505

    • DOI

      10.3390/mi14020492

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Adjusting the structure of a peptide nucleic acid (PNA) molecular beacon and promoting its DNA detection by a hybrid with quencher-modified DNA2022

    • 著者名/発表者名
      Shigeto H, Kishi T, Ishii K, Ohtsuki T, Yamamura S, Kitamatsu M
    • 雑誌名

      Processes

      巻: 10 ページ: 722-732

    • DOI

      10.3390/pr10040722

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fluorescence ratiometric DNA detection by peptide nucleic acid-pyrene binary probes2022

    • 著者名/発表者名
      Ishii K, Tsuchitani S, Toyama M, Shigeto H, Yamamura S, Ohtsuki T, Imai Y, Kitamatsu M
    • 雑誌名

      Bioorg. Med. Chem. Lett.

      巻: 71 ページ: 128838-128841

    • DOI

      10.1016/j.bmcl.2022.128838

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 1細胞解析および診断を目指した細胞チップ2023

    • 著者名/発表者名
      山村昌平
    • 学会等名
      第21回PhotoLIFEワークショップ
    • 招待講演
  • [学会発表] 光応答性ガス発生ポリマーを用いた1細胞選択的回収技術2022

    • 著者名/発表者名
      上野秀貴、赤木良教、山村昌平
    • 学会等名
      第16回バイオ関連化学シンポジウム
  • [学会発表] 細胞マイクロアレイの三次元構造ウェルの流れ場による細胞固定効率2022

    • 著者名/発表者名
      佐野涼太、小山健太郎、上野秀貴、山村昌平、鈴木孝明
    • 学会等名
      第13回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
  • [学会発表] 2段型マイクロチャンバーアレイチップを用いた1細胞培養技術2022

    • 著者名/発表者名
      上野秀貴、重藤元、飯塚明、秋山靖人、山村昌平
    • 学会等名
      第45回 日本分子生物学会
  • [学会発表] マイクロアレイと三次元微小構造ウェル内の流れ場による細胞操作2022

    • 著者名/発表者名
      佐野涼太、小山健太郎、上野秀貴、山村昌平、鈴木孝明
    • 学会等名
      本機械学会関東支部群馬ブロック 研究・技術交流会2022
  • [産業財産権] 細胞パターニング方法および細胞パターニング装置2022

    • 発明者名
      山村昌平、上野秀貴、重藤元
    • 権利者名
      国立研究開発法人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2022-098191
  • [産業財産権] マイクロアレイチップおよびマイクロアレイチップを用いた細胞培養方法2022

    • 発明者名
      山村昌平、上野秀貴、重藤元
    • 権利者名
      国立研究開発法人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2022-086270

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公開日: 2023-12-25  

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