国立大学法人東海国立大学機構 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、未来社会創造機構の夏目 敦至 特任教授、東京大学大学院工学系研究科の柳田 剛 教授、長島 一樹 准教授との共同で、EVsの新しい解析プラットフォームを開発し、当プラットフォームで捕捉するEVsの膜たんぱく質の発現量が、脳腫瘍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EVsは、由来する細胞によって発現する膜たんぱく質の種類が異なる不均一な集団です。本研究では、ウェルプレートの底面にナノスケールの棒（ナノワイヤ）を配置し、EV捕捉とEV膜タンパク質の検出を同時に行うオールインワンプラットフォームを開発しました。このプラットフォームにより、脳腫瘍患者や非がん患者の尿サンプル中EVsの特定の2種類の膜たんぱく質の発現量比を調べたところ、発現量比が異なることが明らかとなりました。このプラットフォームを用い、他のがん患者の尿中EVsの特定の膜たんぱく質の発現量解析を進展させることで、多種の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、2023年1月19日付アメリカ化学会誌「ACS Nano」のオンライン版に公開されました。

【ポイント】

・脳腫瘍は手足の麻痺等の症状が出現して初めて検査されることが多く、発見された時には手術で完全に取り除くことが難しいくらい進行していることがある。脳腫瘍の生存率上昇には脳腫瘍の早期発見が必要。
・細胞外小胞（Extracellular vesicles：以下EVs）^注1）には、がんや病気に関連する膜たんぱく質が含まれるため、バイオマーカー^注2）として利用が期待されている。
・ウェルプレート^注3）の底面にナノワイヤ^注4）を作製し、EVsの捕捉とEVsの膜タンパク質の検出を同時に行うオールインワンプラットフォームを開発した。
・脳腫瘍患者と非がん患者の尿10滴から、オールインワンプラットフォームでEVsを捕捉・膜タンパク質検出を行い、膜タンパク質の発現量比（CD31/CD63）が両者で異なることを見出した。
　
　
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【用語説明】

注1）細胞外小胞（Extracellular vesicles：EVs）：
細胞が分泌する直径40～2000nmの小胞体。
　

注2）バイオマーカー：
ある疾患の有無や、進行状態を示す目安となる生理学的指標。
　

注3）ウェルプレート：
多数のくぼみ（穴またはウェル）のついた平板からなる実験・検査器具で、各ウェルを試験管あるいはシャーレとして利用するものをいう。
　

注4）ナノワイヤ：
数10～100nmの大きさから構成される一次元の棒状のナノ構造体。

【論文情報】

雑誌名：ACS Nano
論文タイトル：All-in-one nanowire assay system for capture and analysis of extracellular vesicles from an ex vivo brain tumor model
著者：Kunanon Chattrairat^1*, Takao Yasui^1-3*, Shunsuke Suzuki¹, Atsushi Natsume³, Kazuki Nagashima^2,5, Mikiko Iida¹, Zhang Min¹, Taisuke Shimada¹, Akira Kato³, Kosuke Aoki³, Fumiharu Ohka⁴, Shintaro Yamazaki⁴, Takeshi Yanagida⁵, and Yoshinobu Baba^1,3,6*
1Department of Biomolecular Engineering, Graduate School of Engineering, Nagoya University, Furo-cho, Chikusa-ku, Nagoya 464-8603, Japan.
²Japan Science and Technology Agency (JST), PRESTO, 4-1-8 Honcho, Kawaguchi, Saitama 332-0012, Japan.
³Institute of Nano-Life-Systems, Institutes of Innovation for Future Society, Nagoya University, Furo-cho, Chikusa-ku, Nagoya 464-8603, Japan.
⁴Department of Neurosurgery, School of Medicine, Nagoya University, 65 Tsurumai-cho, Showa-ku, Nagoya 466-8550, Japan.
⁵Department of Applied Chemistry, Graduate School of Engineering, The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-8656, Japan.
⁶Institute of Quantum Life Science, National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology, Anagawa 4-9-1, Inage-ku, Chiba 263-8555, Japan.
DOI: 10.1021/acsnano.2c08526　　　　
URL: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c08526

【研究代表者】

大学院工学研究科　安井 隆雄　准教授
https://www.chembio.nagoya-u.ac.jp/labhp/bioanal1/