【研究領域課題番号】19F19801 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

Nanodots array / Electrochemistry / Biosensor / Apatmer / Microfluidic device / Nanoarray / Micro/Nanofludics / Biomolecules / Apatmers

【研究成果の概要】

The collaborative research has been successfully carried out by detecting target cancer cells without labelling. Especially, redox labelled DNA aptamer sensor has been firstly utilized for the detection of target cells by sensing surface markers on target cells. The new platform can be utilized for the miniaturized liquid biopsy analysis system by detecting target cancer cells in a blood samples for diagnosis and prognosis of cancer.

【研究種目】特別研究員奨励費

【研究期間】2019-11-08 - 2022-03-31

【配分額】2,200千円 (直接経費: 2,200千円)

【研究領域課題番号】18H03513 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ダイヤモンド電極 / 分子標的薬 / 電気化学 / バイオセンサ / TDM / POCT / 薬物動態 / 経口分子標的薬 / パゾパニブ / レンバチニブ / ダイヤモンンド電極 / 血中濃度 / がん薬物療法 / ダイヤモンドセンサ / 癌 / イマチニブ / 電気化学測定 / センサ / 抗がん剤 / 電気化学分析

【研究成果の概要】

本研究では、最先端のダイヤモンド電極を搭載した血漿薬物濃度の迅速計測系を構築した。標的薬物としてチロシンキナーゼ阻害薬パゾパニブを選択した。ここでは、採取したラット血漿に濃度の異なる分子標的薬を添加し、測定法を検証した。その結果、推奨治療濃度域の計測が可能であった。測定は約35秒で、サンプル処理を含む全工程が10分以内で完了した。次に、ラットにパゾパニブを経口投与し、同様の手順により採血した血漿中濃度の経時変化を測定した。Tmaxは約4時間となり、先行研究と類似していた。迅速、簡便、安価な本計測法の展開により、効果的かつ安心・安全な経口分子標的薬のオーダーメイド治療が可能になると期待される。

【研究の社会的意義】

本研究で開発した、血漿中薬物測定システムは、最先端素材であるダイヤモンド電極をセンサとして活用することにより、これまでLC-MS/MSなどの大型分析装置でしか測定できなかった経口分子標的薬を、迅速、簡便、安価に測定することを実現した。将来、本研究成果により、下記のような課題解決が期待される。（１）効果を最大に、副作用を最小限にする投薬方法の開発の礎となり得る。（２）過剰量投与を抑制し、無駄となる薬を減らすことで、医療費の削減に貢献する。（３）臨床医学や医療のみならず、薬物動態学などの基礎研究の新たな分析ツールとなり得る。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31

【配分額】17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)

【研究分野】工業物理化学

【研究領域課題番号】10305064 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

活性酸素種 / スーパーオキシドイオン / 酸素 / 過酸化水素 / 電気化学 / 自己組織化単分子膜 / 酵素 / バイオセンサ / 活性酵素種 / スーパーオキシドジスムターゼ / 自己組織化膜 / 電極触媒 / 抗酸化物質 / 酸素の拡散係数 / 電気化学振動現象 / 酸素ラジカル / ストップドフロー分光法

【研究成果の概要】

本研究は、様々な生命現象に密接に関連している活性酸素種(ROS)の生成・検出・反応制御のための新しい概念の構築とその確証研究を目的として行われ、次の研究成果を得た。
1.己組織化単分子膜(SAM)及びレドックス膜電極によるO_2^-の電気化学的生成、ジスムテーション及び生体関連物質との反応の解明、金属ナノ微粒子電極、ad-atom電極及び大環状金属錯体SAM電極によるO_2のH_2O_2(H_2O)へおよびH_2O_2のO_2への還元・酸化に対する新規な電極触媒能の発見とメカニズムの解明。
2.O_2/O_2^-レドックス系の電極反応の研究のための新たな溶媒系の探索と電極反応の速度論的解析、電子移動プロモーターSAM電極によるスーパーオキシドジスムターゼ(SOD)酵素の直接電極反応の実現とSOD電極を用いた第三世代のO_2^-バイオセンサの開発。
3.不安定化学種の濃度と拡散係数の同時独立評価のためのHydrodynamic Chronocoulometryの確立、電解生成したO_2^-で誘起される電気化学振動現象及び電気化学発光現象の発見とメカニズムの解明。
4.H_2O_2のオンサイト電解生成法及びH_2O_2と過酢酸の電気化学的同時検出法の開発、SAM電極による生体抗酸化物質、神経伝達物質、NADH補酵素及びpHの電気化学的検出法の確立、その場分光電気化学法による電極吸着種の分子配向状態の解析評価。
これらの研究成果は、ROSの電気化学的生成、検出、及び反応制御のための新しい概念及びそれに基づいた電極システムの構築を可能にする。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1998 - 2001

【配分額】37,360千円 (直接経費: 35,800千円、間接経費: 1,560千円)

【研究分野】工業物理化学

【研究領域課題番号】09750896 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

化学センサ / オプティカルセンサ / バイオセンサ / 活性阻害 / シアン配糖体 / チロシナーゼ / メラニン / 電気化学 / 酵素電極

【研究成果の概要】

本研究では、キャッサバ、ウメ、アンズ、タケノコなどの食用植物中に含まれ、急性・慢性食中毒の原因となっているシアン配糖体に対する、高感度・高選択性・安価かつ簡便な全固体型センサーの開発・評価を目的とした。本年度は、β-グルコシダーゼの作用によってシアン配糖体から遊離させたシアン化物イオンが、酵素チロシナーゼの活性を阻害する作用に基づいて、シアン配糖体オプティカルセンサーを開発した。チロシナーゼの活性は、L-チロシンを溶存酸素により酸化してドーパクローム(赤色)およびメラニン(暗褐色)を生成する反応に基づいて分光的に評価した。まず、チロシナーゼを用いてシアン化ナトリウムの定量が可能であることがわかり、次いで、β-グルコシダーゼのエムルシン(アミグダリンに特異的)やリナマラーゼ(リナマリンに特異的)を併用することにより、シアン配糖体であるアミグダリンやリナマリンを感度よくセンシングできることがわかった。このときの酵素濃度と応答速度・ダイナミックレンジ等との相関についても調べた。また、シアン配糖体用の試験プレートも開発した。白色のポリエチレンプレート上にβ-グルコシダーゼ、チロシナーゼ、L-チロシン、ポリ(エチレンオキシド)を含む膜をアルゴン雰囲気下で形成し、この膜にシアン配糖体を含む試料溶液を滴下することにより、シアン配糖体を選択的に検出できることがわかった。キャッサバ抽出液に含まれるリナマリンを定量することも可能であった。

【研究種目】奨励研究(A)

【研究期間】1997 - 1998

【配分額】2,700千円 (直接経費: 2,700千円)

【研究分野】工業物理化学

【研究領域課題番号】07750907 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

水晶振動子 / バイオセンサー / 電気化学

【研究成果の概要】

本研究は、酵素やそのモデル分子などの、生体由来の基質特異性分子を水晶振動子に固定化し、電流と共振周波数という二つの応答(デュアルレスポンス)に基づいて従来より詳細な化学センシングを行うことを目的とした。ペルオキシダーゼやモデル分子は、その活性中心であるヘムにシアンやその他の強い配位子が配位結合すると、過酸化水素還元触媒活性を失う。したがって、過酸化水素還元電流がどの程度低下するかを観測することにより、溶液中の配位子の濃度を知ることができる。本研究において、ペルオキシダーゼを用いたシアンセンサーを開発し、評価を行った。また同センサーを、リナマラーゼ(キャッサバなどに含まれるシアン配糖体であるリナマリンを分解してシアンを生成する酵素)と組み合わせることにより、リナマリンセンサーを開発することができた。同センサーを用いることにより、キャッサバの抽出液からリナマリンのみを選択的に検出・定量することができた。また、研究代表者らがすでに開発したヘムペプチド(ペルオキシダーゼのモデル分子の一つ)を用いたイミダゾール誘導体センサーについて、カチオン交換膜を用いることにより選択性を制御する試みを行った。これらの酵素・酵素モデルを水晶振動子上に固定化することにより、配位子の結合による質量増加を検出することが可能になる。実際、ヘムペプチドを固定化した場合、イミダゾール誘導体の存在下では共振周波数の変化が観測された。また、過酸化水素還元電流の変化と共振周波数変化を同時に測定することができ、デュアルレスポンスバイオセンサーを試作することができた。

【研究種目】奨励研究(A)

【研究期間】1995

【配分額】900千円 (直接経費: 900千円)