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2014 年度 実績報告書

単一ヒト細胞核を含むピコリットル空間の1分子mRNAカウンティング

研究課題

研究課題/領域番号 24681027
研究機関名古屋大学

研究代表者

加地 範匡  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90402479)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワードナノバイオ / mRNA / 細胞
研究実績の概要

本研究では、ヒトの細胞(体積:数pL)と同程度の大きさを有するピコリットル空間内に、ヒトの細胞から単離した核を単一核レベル封入し、転写されて核外へ輸送されてくるmRNA(メッセンジャーRNA)を1分子レベルで高精度にカウンティングできる新しいマイクロデバイスと解析法を確立することを最終目的とした。これにより、これまでは発現量が極めて低く見落とされていたmRNAも高精度な定量が可能となるため、超早期に細胞の分化やがん化などの検出が可能となることが期待できる。
26年度は、これまで構築してきたマイクロチャンバーを用いた実験系と、モレキュラービーコンによるmRNA検出の最適結果をもとに、細胞の分裂周期を同調させることで、本計測系の精度検証を行った。HeLa細胞を飢餓培養することで細胞周期をG0、G1期に同調してマイクロチャンバーとモレキュラービーコンを用いて核内mRNAを測定したところ、ほとんどmRNAは発現していないことを確認した。同調していないHeLa細胞を用いた場合は、幅広い蛍光シグナル強度分布が観察されたことから、核内mRNA量に応じて定量的に検出できていることがわかった。さらにマイクロチャンバー内にモレキュラービーコンをターゲットオリゴを導入した際の蛍光強度をもとに検量線を作成し、GAPDHの核内mRNAの定量を行ったところ、4,500-7,700分子の核内mRNAを確認することができた。これらの量は、すでに報告されている文献値(数千分子)と同程度の値であり、定量測定可能な計測系であることが実証できた。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (14件) (うち招待講演 9件) 図書 (3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Microfluidic transfer of liquid interface for parallel stretching and stamping of terminal-unmodified single DNA molecules in zigzag-shaped microgrooves2015

    • 著者名/発表者名
      H. Yasaki, D. Onoshima, T. Yasui, H. Yukawa, N. Kaji, Y. Baba
    • 雑誌名

      Lab on a Chip

      巻: 15 ページ: 135-140

    • DOI

      10.1039/c4lc00990h.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-assembled Nanowire Arrays as Three-dimensional Nanopores for Filtration of DNA Molecules2015

    • 著者名/発表者名
      S. Rahong, T. Yasui, T. Yanagida, K. Nagashima, M. Kanai, G. Meng, Y. He, F. Zhuge, N. Kaji, T. Kawai, Y. Baba
    • 雑誌名

      Analytical Sciences

      巻: 31 ページ: 153-157

    • DOI

      10.2116/analsci.31.153.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Novel positively charged nanoparticle labeling for in vivo imaging of adipose tissue-derived stem cells2014

    • 著者名/発表者名
      H. Yukawa, S. Nakagawa, Y. Yoshizumi, M. Watanabe, H. Saito, Y. Miyamoto, H. Noguchi, K. Oishi, K. Ono, M. Sawada, I. Kato, D. Onoshima, M. Obayashi, Y. Hayashi, N. Kaji, T. Ishikawa, S. Hayashi, Y. Baba
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 9 ページ: e110142

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0110142

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrafast and wide range analysis of DNA molecules using rigid network structure of solid nanowires2014

    • 著者名/発表者名
      S. Rahong, T. Yasui, T. Yanagida, K. Nagashima, M. Kanai, A. Klamchuen, G. Meng, Y. He, F. Zhuge, N. Kaji, T. Kawai, Y. Baba
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 4 ページ: 5252

    • DOI

      10.1038/srep05252.

    • 査読あり
  • [学会発表] DNA separation by nanopillars and nanowires2015

    • 著者名/発表者名
      Noritada Kaji, Takao Yasui, Yoshinobu Baba
    • 学会等名
      International workshop on extended-nano fluidics
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2015-03-27 – 2015-03-27
    • 招待講演
  • [学会発表] マイクロウェルを用いた単一細胞解析法の開発2015

    • 著者名/発表者名
      小山諒、加地範匡、安井隆雄、馬場嘉信
    • 学会等名
      日本化学会 第95春季年会
    • 発表場所
      千葉
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-26
  • [学会発表] ナノ流路を用いた単一分子解析技術2015

    • 著者名/発表者名
      加地範匡、安井隆雄、馬場嘉信
    • 学会等名
      先端ナノデバイス・材料テクノロジー第151委員会 ナノバイオフュージョン分科会 第7回 合同研究会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-03-06 – 2015-03-06
    • 招待講演
  • [学会発表] Nanopillar chips for a Millisecond DNA and RNA separations2014

    • 著者名/発表者名
      Noritada Kaji, Qiong Wu, Takao Yasui, Yoshinobu Baba
    • 学会等名
      14th Asia-Pacific International Symposium on Microscale Separations and Analysis (APCE2014)
    • 発表場所
      Kyoto
    • 年月日
      2014-12-08 – 2014-12-08
  • [学会発表] Rapid fabrication and purification of multifunctional envelope-type gene delivery nanodevices by microfluidic devices2014

    • 著者名/発表者名
      Noritada Kaji, Takao Yasui, Yoshinobu Baba
    • 学会等名
      8th International Symposium on Nanomedicine (ISNM2014)
    • 発表場所
      Matsuyama
    • 年月日
      2014-12-05 – 2014-12-05
    • 招待講演
  • [学会発表] ナノ構造体を用いたナノバイオデバイスの研究開発2014

    • 著者名/発表者名
      加地範匡
    • 学会等名
      第18回VBLシンポジウム
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2014-11-17 – 2014-11-17
    • 招待講演
  • [学会発表] A Millisecond Micro-RNA Extraction Technique for Nanopore-based Nucleic Acids Sequencing2014

    • 著者名/発表者名
      Qiong Wu, Takao Yasui, Sakon Rahong, Takeshi Yanagida, Masaki Kanai, Noritada Kaji, Manabu Tokeshi, Kazuki Nagashima, Tomoji Kawai, Yoshinobu Baba
    • 学会等名
      The 18th International Conference on Miniaturized System for Chemistry and Life Sciences (uTAS2014)
    • 発表場所
      San Antonio, Texas
    • 年月日
      2014-10-29 – 2014-10-29
  • [学会発表] Nanobiocevices for single DNA and cell analysis2014

    • 著者名/発表者名
      Noritada Kaji, Yoshinobu Baba
    • 学会等名
      The 18th International Conference on Miniaturized System for Chemistry and Life Sciences (uTAS2014)
    • 発表場所
      San Antonio, Texas
    • 年月日
      2014-10-29 – 2014-10-29
    • 招待講演
  • [学会発表] Nanowires, Nanopillars, and Nanoslits as a Pretreatment Tool for Nanopore-based DNA Sequencing2014

    • 著者名/発表者名
      Noritada Kaji, Yoshinobu Baba
    • 学会等名
      4th Annual Next Generation Sequencing and 2nd Annual Single Cell Genomics Asia Congress
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2014-10-07 – 2014-10-07
    • 招待講演
  • [学会発表] ナノ流路におけるDNA速度制御法の開発2014

    • 著者名/発表者名
      孫暁寅、加地範匡、安井隆雄、馬場嘉信
    • 学会等名
      日本分析化学会第63年会
    • 発表場所
      広島
    • 年月日
      2014-09-19 – 2014-09-19
  • [学会発表] ナノワイヤデバイスによるバイオ分析 ~ナノポアDNAシーケンシングのための核酸前処理行程の開発~2014

    • 著者名/発表者名
      加地範匡
    • 学会等名
      ナノバイオ国際共同研究教育拠点 第3回若手国内シンポジウム NanoBio第7回若手ネットワーキングシンポジウム
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2014-06-13 – 2014-06-13
  • [学会発表] ナノピラー、ナノワイヤ、ナノスリットによる統合型核酸解析デバイスの開発2014

    • 著者名/発表者名
      加地範匡、安井隆雄、馬場嘉信
    • 学会等名
      第21回クロマトグラフィーシンポジウム
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2014-06-06 – 2014-06-06
    • 招待講演
  • [学会発表] Nano- and Quantum-biodevices for Cancer Diagnosis, Cancer Therapy, and iPS Cell Based Regenerative Medicine2014

    • 著者名/発表者名
      Noritada Kaji, Yoshinobu Baba
    • 学会等名
      Advances in Microfluidics and Nanofluidics (AMN2014)
    • 発表場所
      Taipei
    • 年月日
      2014-05-21 – 2014-05-21
    • 招待講演
  • [学会発表] A Single DNA Manipulation and Analysis in Nanofluidic Devices2014

    • 著者名/発表者名
      Noritada Kaji, Takao Yasui, Yoshinobu Baba
    • 学会等名
      Advances in Microfluidics and Nanofluidics (AMN2014)
    • 発表場所
      Taipei
    • 年月日
      2014-05-21 – 2014-05-21
    • 招待講演
  • [図書] Nanotechnology and Plant Sciences (Carbon Nanotubes and Modern Nanoagriculture)2015

    • 著者名/発表者名
      Maged F Serag, Noritada Kaji, Manabu Tokeshi, Yoshinobu Baba
    • 総ページ数
      19
    • 出版者
      Springer
  • [図書] 現代化学(超解像蛍光顕微鏡の開発)2014

    • 著者名/発表者名
      加地範匡、渡慶次学、馬場嘉信
    • 総ページ数
      4
    • 出版者
      東京化学同人
  • [図書] ぶんせき(ナノ流路を用いた単一分子解析技術)2014

    • 著者名/発表者名
      加地範匡、安井隆雄、馬場嘉信
    • 総ページ数
      7
    • 出版者
      日本分析化学会
  • [産業財産権] 電気測定用チップ、及び電気測定装置2014

    • 発明者名
      矢崎啓寿、安井隆雄、加地範匡、川合知二、柳田剛、馬場嘉信
    • 権利者名
      矢崎啓寿、安井隆雄、加地範匡、川合知二、柳田剛、馬場嘉信
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2014-214090
    • 出願年月日
      2014-10-20

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公開日: 2016-06-01  

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