On-chip統合デジタルバイオアッセイのための動的フェムトリアクタ技術の開発

用于片上集成数字生物测定的动态毫微反应器技术的开发

基本信息

批准号：
19H00849
负责人：
野地博行
金额：
$ 29.37万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

これまでに我々は、フェムトリットルサイズの超微小溶液リアクタアレイ技術を開発し、これを利用した1分子バイオ分析分野を牽引してきた。特に、酵素分子を確率的に1分子単位でfLリアクタに封入し、酵素反応による蛍光信号を二値化することで酵素分子数を決定するデジタルアッセイは、次世代の超高感度診断技術として世界的に注目を浴びている。ただし、これまでのfLリアクタは受動的に溶液を収納するだけであり、その応用範囲には制限があった。そこで、本プロジェクトでは、これまでの「静的」なリアクタ技術から、「動的」なリアクタ技術へと基盤技術を一新することを目指した。しかしながら、本プロジェクトは、今年度下期より基盤(S)に引き継がれることが決定したため、基盤(A)は本年11月25日で終了することになった。したがって、研究期間は実質１年のみとなったが、当初より計画していた動的フェムトリアクタ技術に関する３つの技術開発要素「分子濃縮」「連続溶液交換」「リアクタ回収」は、それぞれ順調に研究が進展した。「分子濃縮」では、PEG/Dexのマイクロ相分離ドロプレットをリアクタに保持することでDNA分子濃縮に成功した。また、「連続溶液交換」では、空気封入法を用いて１０回以上の溶液交換に成功し、インフルエンザウイルスのタミフル耐性を１粒子毎に計測すること成功した。これにより、ウイルス粒子の0.5%程度が平均よりも１０倍程度高いタミフル耐性を有することを示す結果を得た。さらに、「リアクタ回収」では、光ピンセットでリアクタ回収に成功している。これらの成果は基盤(S)に引き継がれ知財化・原著論文化を目指す。

迄今为止，我们已经开发出飞升尺寸的超微溶液反应器阵列技术，并利用该技术引领了单分子生物分析领域。特别是，数字检测通过将酶分子一次一个分子随机地封装在 fL 反应器中并对酶反应的荧光信号进行二值化来确定酶分子的数量，是世界著名的下一代超灵敏诊断技术技术正在引起人们的关注。然而，传统的液流反应器仅被动存储溶液，限制了其应用范围。因此，该项目旨在将基础技术从传统的“静态”反应堆技术更新为“动态”反应堆技术。但已决定该项目从本财年下半年起由基金会（S）接管，基金会（A）将于今年11月25日结束。因此，研究周期本质上只有一年，但从一开始就规划了与动态飞反应器技术相关的三个技术开发要素“分子浓缩”、“连续溶液交换”和“反应器回收” 、”的研究取得了成功。为了“分子富集”，我们通过将 PEG/Dex 微相分离的液滴放入反应器中，成功浓缩了 DNA 分子。此外，在“连续溶液交换”中，我们利用空气封装法成功地更换了10次以上的溶液，并成功地逐个颗粒地测量了流感病毒的达菲耐药性。结果显示，约0.5%的病毒颗粒具有达菲耐药性，比平均值高出约10倍。此外，在“反应器回收”的情况下，使用光镊成功地回收了反应器。这些成果将传递给基金会（S），旨在将其转化为知识产权和原创论文。

项目成果

期刊论文数量（23）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

"Design of Sealable Custom-Shaped Cell Mimicries Based on Self-Assembled Monolayers on CYTOP Polymer"

“基于 CYTOP 聚合物上自组装单分子层的可密封定制形状细胞模拟的设计”

DOI：
10.1021/acsami.9b05073
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
9.5
作者：
H. Eto; N. Soga; H.G. Franquelim; P. Glock; A. Khmelinskaia; L. Kai; M. Heymann; H. Noji;P. Schwille
通讯作者：
P. Schwille

人工細胞リアクタで「はかる」「つくる」「ふやす」

使用人造细胞反应器“测量”、“创造”和“生长”。

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
野地博行
通讯作者：
野地博行

Femto reactor technology for digital bioassay, screening and cell-free synthetic biology

用于数字生物测定、筛选和无细胞合成生物学的 Femto 反应器技术

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hiroyuki Noji
通讯作者：
Hiroyuki Noji

Diversity of rotation dynamics of F1-ATPase and implications on allostericity

F1-ATP酶旋转动力学的多样性及其对变构的影响

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hiroyuki Noji
通讯作者：
Hiroyuki Noji

Accurate high-throughput screening based on digital protein synthesis in a massively parallel femtoliter droplet array

基于大规模并行飞升液滴阵列中数字蛋白质合成的精确高通量筛选

DOI：
10.1126/sciadv.aav8185
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
13.6
作者：
Yi Zhang; Yoshihiro Minagawa; Hiroto Kizoe; Kentaro Miyazaki; Ryota Iino; Hiroshi Ueno; Kazuhito V Tabata; Yasuhiro Shimane; Hiroyuki Noji
通讯作者：
Hiroyuki Noji