2015 Fiscal Year Research-status Report
単一生細胞での細胞内遺伝子センシング技術の開発とチップデバイス化
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15K01829
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
青木 寛 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 環境管理研究部門, 主任研究員 (00392580)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 単一生細胞 / 遺伝子センシング / チップデバイス / 電気化学検出 / 顕微イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、単一生細胞での細胞内遺伝子センシング技術を開発しそれをチップデバイス化することで、多数の細胞内遺伝子活動を並列的に同時観測可能とし、簡便かつ迅速な遺伝子診断技術の構築を目指す。最終的には、臨床や環境の現場で使用可能な一次スクリーニング技術として統合し、テーラーメード医療や化学物質の生体影響評価に貢献する。
この課題のもと、H27年度は、微細孔を有するチップデバイスの開発と遺伝子活動評価の基礎となるバイオマーカー探索とを行った。
微細孔を有するチップ開発では、電気化学的手法との一体化を前提として、レーザー加工法、インクジェット印刷による方法、光硬化性樹脂を用いた手法、熱収縮樹脂による方法の４法を検討しプロトタイプを作製し検討した。その結果、これらの手法ではレーザー加工法および光硬化性樹脂を用いた方法の組み合わせが、望みの微細加工に最も適していることが判明した。
一方で、電気化学的手法で必要な、電気信号を取り出すための配線引き回しが、かえって微細化を妨げる可能性があることが判明した。別の非標識・非侵襲検出法である表面プラズモン共鳴（SPR）顕微イメージング法では配線引回しの必要がなく、ナノサイズの単一粒子の高感度顕微検出が可能であることから、電気化学的手法と併せて検討を開始した。
また、バイオマーカー探索では、本技術の基礎となるバイオマーカーmiRNAについて、化学物質暴露したマウスES細胞試料を高速シーケンサーおよびリアルタイムPCRにより解析し、化学物質暴露に依存せずに発現するハウスキーピングと思しきバイオマーカーmiRNAを見出した。
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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
H27年度は、微細加工による微細孔を有するチップデバイスの開発において、当初の目的を達成するためには電気化学的手法のみならずSPR顕微イメージング法も併せて検討を進める必要があることが判明したことで、当初の計画より検討事項が増えた。一方で、遺伝子活動評価の基礎となるバイオマーカー探索を進め、化学物質暴露に依存せずに発現するバイオマーカーmiRNAを見出したことで、研究計画の後半に行うべき検討事項を先んじて達成した。以上のことから、おおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
電気化学的手法のみならずSPR顕微イメージング法も併せて検討を進めるため、本法によるバイオ高分子の高感度検出の第一人者の一人である、米国カリフォルニア大学アーバイン校のRobert M. Corn教授の協力を仰ぎつつ推進する。さらに、両方の特徴を活かしたマイクロデバイスを作製するとともに、研究終了後の実用化検討に向けて、モニタリングすべき遺伝子バイオマーカーの探索を推進する。
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| Causes of Carryover |
遺伝子センシング法の検討の結果、複数の手法に基づくセンシング法の検討の必要性が判明したことに対して、翌年度以降に予算を振り分ける必要が生じたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
SPR顕微イメージング法の検討で必要な、国際連携のための海外渡航費や装置類等に使用予定。
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