2015 Fiscal Year Annual Research Report
線虫C. elegansの嗅覚機構を模倣した乳癌検知システムの研究開発
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15H01804
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
都甲 潔 九州大学, システム情報科学研究科(研究院, 教授 (50136529)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
前原 喜彦 九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80165662)
内田 誠一 九州大学, システム情報科学研究科(研究院, 教授 (70315125)
二ノ宮 裕三 九州大学, 歯学研究科(研究院), 教授 (50076048)
広津 崇亮 九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (70404035) [Withdrawn]
園田 英人 九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (00465725)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 癌検知 / 嗅覚 / 匂い / バイオマーカ / 簡易迅速・超高感度計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
バイオマーカの特定を行うために，コントロール研究参加者の尿サンプルを収集した．また，乳癌細胞と乳由来線維芽細胞を用いて培養液を作製した．さらに，癌細胞に由来したバイオマーカの比較を行うことも考慮し，大腸癌細胞と大腸由来線維芽細胞を用いて同様に培養液を作製した．
上記作製した細胞培養液について，GC分析を行うために前処理として培養液を濃縮し，その濃縮した培養液について生物嗅覚を用い癌のバイオマーカが存在していることを確認した．乳癌細胞と乳由来線維芽細胞の濃縮した培養液についてGC分析を行い，比較分析を行った結果，癌のバイオマーカの候補成分として14種類を抽出した．
次に癌探知犬を用いた実験データより，培養細胞培養液において癌（乳癌および大腸癌細胞株）と正常（線維芽細胞株）の違いの判断が可能であることが確認され，尿や便汁に比較して癌の匂い物質の濃度が高いと考えられるデータが得られた．
さらに画像処理による線虫の走化性の定量化を行った．第一に，光源・カメラ・計算機などの画像撮影環境の構築を行った．その際，不要な光の混入を避けながら，線虫部分と背景部の輝度差が十分高く（すなわち高コントラストで）撮影できるように配慮した．第二に，各時刻の画像上で線虫の存在位置を決定するためのプログラムを実装した．結果，マクロ走化性の定量化を実現した．
また，嗅覚受容体を培養細胞に強制発現させた嗅覚受容体再構築系の確立を試みた．乳癌のバイオマーカ候補分子に応答するイヌ嗅覚受容体遺伝子(CfOR0012，CfOR0046，イントロン無し)を選択し，イヌゲノムDNAより発現ベクターにクローニングした．高感度センシングデバイスの開発では，SPR（表面プラズモン共鳴）免疫センサを用い，尿中低分子バイオマーカに関して，HVA（小児癌や皮膚癌のバイオマーカ）の検出に成功した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の研究課題である①前向き臨床試験, ②生理学的な解析および原因物質（バイオマーカ）の特定，③走化性の数値化，④匂い受容体を発現させた培養細胞系を用いたセンシング，⑤超高感度センシングデバイスの開発について，計画通り進展しており，この成果に基づき次年度の成果が期待できる．また，学会・研究会における発表も順調に行われている．生物嗅覚については汎用性を高めるため線虫C.elegansに限定せず，ヒトよりはるかに嗅覚感度の高いイヌ（癌検知犬）の嗅覚も調査範囲に拡張することで，研究の成功を期した．
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度に続き，生物の嗅覚機構を利用するのみならず，GC分析も並行して行うことで候補化合物の絞り込みを行い，尿中の乳癌バイオマーカの同定を行う．走化性の数値化においては，マクロ走化性の数値化を完成させると同時に，さらに進んでミクロ走化性の数値化を完成させる．また様々なバイオマーカ候補分子に対応できるよう解析できる受容体の種類を増やすことも検討する．センサの高感度化のためL-SPRやSPFS（SP fluorescence spectroscopy）の開発を行う．以上の研究を行うことで，バイオマーカの同定，人工レセプターの構築，複数のバイオマーカに対応したマルチセンサ型のセンシングデバイスの構想を練る．
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Research Products
(12 results)
