ポイント
- Ｅｘｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ ｖｅｓｉｃｌｅｓ（ＥＶ；直径３０～２０００ナノメートル）には、がんや病気に関連するｍｉＲＮＡやたんぱく質が含まれるため、がんや病気のバイオマーカーとして利用が期待されている。
- 酸化亜鉛ナノワイヤの正電荷表面を使ってＥＶの電荷に基づく捕捉を達成し、ＥＶの膜たんぱく質であるＣＤ９、ＣＤ６３、ＣＤ８１、ＣＤ１４７の検出を達成した。
- また、大腸がん細胞由来のＥＶから得られた膜たんぱく質の発現量比（ＣＤ１４７／ＣＤ９）が、健康なボランティアの尿サンプルのＥＶから得られた膜たんぱく質の発現量比（ＣＤ１４７／ＣＤ９）と異なることを見いだした。
東海国立大学機構 名古屋大学 大学院工学研究科の安井 隆雄 准教授・馬場 嘉信 教授らの研究グループは、東京大学 大学院工学系研究科の柳田 剛 教授・長島 一樹 准教授、東京医科大学 医学総合研究所の落谷 孝広 教授、大阪大学 産業科学研究所の川合 知二 招へい教授との共同で、細胞外小胞（Ｅｘｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ ｖｅｓｉｃｌｅｓ：以下ＥＶ）の新しい捕捉方法を開発し、当該方法で捕捉するＥＶのｍｉＲＮＡ（マイクロＲＮＡ）や膜たんぱく質の発現量が、がん診断の新しい指標として利用可能であることを発見しました。
疾病のバイオマーカーとして注目されているＥＶは、由来する細胞によって内包物や大きさ、発現する膜たんぱく質の種類、脂質２重膜の組成が異なる不均一な集団です。本研究では、ＥＶ表面の分子組成と電荷の相関性に着目したＥＶ捕捉法を考案し、捕捉されるＥＶをバイオマーカーとして活用する方法を開発しました。ＥＶ捕捉には、剣山のように配置したナノスケールの棒（ナノワイヤ）を用いました。その結果、表面が正に帯電するナノワイヤのＥＶ捕捉性能が最も優れていることを見いだしました。また、この方法で捕捉したＥＶにおいて、特定の２種類の膜たんぱく質の発現量比を調べたところ、がん細胞由来のＥＶと正常細胞由来のＥＶで発現量比が異なることが明らかとなりました。当該方法により捕捉するＥＶ電荷とｍｉＲＮＡやたんぱく質情報の相関解析を進展させることで、がんの早期検知が可能になると期待されます。
本研究成果は、２０２１年９月１６日付オランダの出版社エルゼビアの学術雑誌「Ｂｉｏｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ」に掲載されました。
本研究は、科学技術振興機構（ＪＳＴ） 戦略的創造研究推進事業 個人型研究（さきがけ）「生体における微粒子の機能と制御」研究領域（研究総括：中野 明彦）における研究課題「細胞外小胞の網羅的捕捉と機械的解析によるｍｉＲＮＡ分泌経路の解明」（研究者：安井 隆雄）、日本学術振興会 科学研究費補助金 基盤研究Ｓ「堅牢な分子識別センサエレクトロニクスの学術基盤創成」（代表者：柳田 剛）、日本学術振興会 科学研究費補助金 新学術領域研究（研究領域提案型） 分子夾雑の生命化学「分子夾雑化学」（代表者：浜地 格、実施代表者：馬場 嘉信）の一環として行われました。
＜プレスリリース資料＞
- 本文 ＰＤＦ（４９６ＫＢ）
＜論文タイトル＞
- “Molecular profiling of extracellular vesicles via charge-based capture using oxide nanowire microfluidics”
- ＤＯＩ：10.1016/j.bios.2021.113589
＜お問い合わせ先＞
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東海国立大学機構 名古屋大学 大学院工学研究科 准教授
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E-mail：yasui
chembio.nagoya-u.ac.jp柳田 剛（ヤナギダ タケシ）
東京大学 大学院工学系研究科 教授
Tel：03-5841-8939 Fax：03-5841-3862
E-mail：yanagidag.ecc.u-tokyo.ac.jp川合 知二（カワイ トモジ）
大阪大学 産業科学研究所 招へい教授
Tel：06-6879-4307
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東京医科大学 医学総合研究所 分子細胞治療研究部門 教授
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