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2014 年度 実施状況報告書

分子が癌を診断する知的反応システムの創製

研究課題

研究課題/領域番号 26540151
研究機関東京工業大学

研究代表者

小宮 健  東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 助教 (20396790)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードDNAコンピュータ / DNAナノテクノロジー / 核酸増幅法 / 分子状態機械 / 早期診断
研究実績の概要

本研究課題では、検査サンプルと混合して37℃の等温条件下に置くだけで、分子がmiRNAの転写パターン情報を処理して癌の種別や進行度、予後予測などを正確に診断できる、情報処理能力を持った知的反応システムを構築する。この反応システムは、申請者がこれまでに開発した核酸増幅法と分子状態機械で構成される。今年度は、miRNAの存在量をシグナルDNAの生成によって評価するための、miRNAを逆転写せずに直接増幅して検出ができる核酸増幅法について、これを応用した反応システムの構築に向けた性能の向上に取り組んだ。その結果、ターゲット非存在下での非特異的な増幅反応の抑制に成功し、検出の感度を向上させることができた。特に、miRNAを検出する際の性能が大きく向上し、癌患者と健常者で転写量に差があり、プロファイリングに有用であることが知られている複数種のmiRNAについて、核酸増幅法によってmiRNAの存在量を定量的に評価できることを実証した。今後は、核酸増幅法で生成されるシグナルDNAの生成順を分子状態機械が判別する反応システムを構築し、癌のプロファイリングに有用なmiRNAを対象とした一連の動作の実現に取り組む。人間は検査の最終結果を読みだすだけで診断が行える、従来手法よりも高感度な検査を簡易な操作で実施できる迅速かつ低コストな検査法を確立することで、これまで不可能だった肺がん、すい臓がん等の早期診断を実現し、生存率を大きく高めることが期待できる。

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

臨床現場で求められるmiRNA検出感度を達成するため、今年度は核酸増幅法の性能向上に重点的に取り組んだ。その結果、当初計画以上の検出感度を達成することができた。最終的に構築する知的反応システムに向けた、分子状態機械との統合動作の検証については次年度に実施する計画である。

今後の研究の推進方策

本研究課題では、分子状態機械がプロファイリングを行うためのシグナルとなるDNAを、核酸増幅法によりmiRNAに応じて一定量にまで指数増幅することで、miRNAの転写パターン情報を分子反応が処理し、途中で人間が操作することなくプロファイリングが完了する早期診断用の知的反応システムを実現する。そのためのシグナル増幅量について、実験に加えて今後はシミュレーションによる解析を並行して実施し、適切な閾値を決定して目的を達成する。

次年度使用額が生じた理由

今年度は、臨床現場で求められるmiRNA検出感度を達成することを目指し、核酸増幅法の性能向上に重点的に取り組んだため、修飾DNAをはじめとする高額な試薬について使用する種類が限定された結果、支出額が抑制された。

次年度使用額の使用計画

核酸増幅法の性能向上については、今年度に当初計画以上の検出感度を達成することができたので、次年度は最終的に構築する知的反応システムに向けて、分子状態機械との統合動作の検証について実験を実施する計画である。複数種のmiRNAに対しそれぞれ対応した、修飾DNAをはじめとする高額な試薬を多量に使用する必要があり、当初計画通りの総支出額となる見込みである。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 学会発表 (6件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [学会発表] 高感度核酸検査に向けた等温指数増幅反応系の構築2015

    • 著者名/発表者名
      小宮健,他5名
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会
    • 発表場所
      日本大学理工学部 船橋キャンパス, 船橋市
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-26
  • [学会発表] DNAナノマシンによる歩行動作の温度特性の検証2014

    • 著者名/発表者名
      外舘悠仁,小宮健,山村雅幸
    • 学会等名
      日本機械学会 第6回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 発表場所
      くにびきメッセ,松江市
    • 年月日
      2014-10-21 – 2014-10-21
  • [学会発表] DNA応答型ナノマシンの動作を指定するDNAシグナル生成機構の構築2014

    • 著者名/発表者名
      小宮健,山村雅幸
    • 学会等名
      日本機械学会 第6回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 発表場所
      くにびきメッセ,松江市
    • 年月日
      2014-10-21 – 2014-10-21
  • [学会発表] Analog DNA Computing Devices Toward the Control of Molecular Robots2014

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Kobayashi, Kazuya Yanagibashi, Kenzo Fujimoto, Ken Komiya and Masami Hagiya
    • 学会等名
      Workshop on Self-organization in Swarm of Robots: from Molecular Robots to Mobile Agents (WSSR 2014)
    • 発表場所
      Todaiji Culture Center, Nara
    • 年月日
      2014-10-06 – 2014-10-06
    • 招待講演
  • [学会発表] Implementation of in vitro intelligence for real-time operation of molecular robots2014

    • 著者名/発表者名
      Ken Komiya
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター,札幌市
    • 年月日
      2014-09-27 – 2014-09-27
    • 招待講演
  • [学会発表] A Sequential DNA Generation Circuit for Directing DNA Nanomachines2014

    • 著者名/発表者名
      Ken Komiya, Erimi Harada and Masayuki Yamamura
    • 学会等名
      Twentieth International Meeting on DNA Computing and Molecular Programming (DNA20)
    • 発表場所
      Kyoto University, Kyoto
    • 年月日
      2014-09-22 – 2014-09-25
  • [備考]

    • URL

      http://bio-inspired.chemistry.jpn.com/

URL: 

公開日: 2016-05-27  

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