ナノワイヤに基づく細胞外小胞の層別化法の創出と疾病診断への展開

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本研究課題では、これまでに申請者が開発してきたナノ空間制御による細胞外小胞の捕捉技術とmicroRNA解析技術を進展させ、細胞外小胞の直径・膜タンパク質に表面電荷を加えた層別化法の創出と、層別化される細胞外小胞に内包されるmicroRNAのpathway解析による細胞内機能の顕在化を行う。細胞外小胞は、生物学的な生命現象において重要性が認知され、世界中で研究が推進されているが、これまでに報告されている研究手法では捕捉効率が低く、一部の細胞外小胞を層別化することに止まっていた。本提案では、申請者独自の細胞外小胞の網羅的捕捉技術に、直径・膜タンパク質・表面電荷に基づく層別化技術を付与し、また、層別化する細胞外小胞に内包されるmicroRNAの機能情報を解析することで、これまで未踏であった “層別化細胞外小胞の学理に基づく疾病診断への展開” を世界に先駆けて実現する。本研究では、網羅的捕捉技術に層別化技術を付与し、既存技術の “一部の細胞外小胞の層別化” では見出すことが限定的であった、細胞外小胞の学理探求と疾病診断への展開を行った。本年度は、ナノワイヤの直径の肥大化やナノワイヤ作製時の溶媒の界面力によるナノワイヤ間隔の制御により、細胞外小胞のサイズに基づく層別化を行った。ナノワイヤの直径の肥大化とナノワイヤ間隔の制御は原子層堆積装置を用いた。原子層堆積装置では、供給元素と酸素元素の交互導入と反応を繰り返すことで、原子1層レベルでの膜厚制御が可能であった。その性質を利用し、各種酸化物の成膜厚を制御して、ナノワイヤの間隔を原子層スケールで制御することに成功した。