１細胞単位電気化学発光計測技術によるマーカー分子微量発現がん細胞の超高感度検出

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本研究では具体的に(1)電気化学発光(ECL)計測による標的細胞表面マーカー分子検出技術の改良、(2)血中循環がん細胞検出をモデルケースとした標的細胞の検出実証の2つの課題を設定している。具体的な計測手順は、以下のとおりである。標的マーカー分子を発現している細胞に対して、ルテニウム錯体などECLプローブを修飾した抗体を作用させた後、細胞と同直径程度のカップ形状微小電極に捕捉し、溶媒中にトリプロピルアミンなどのECL共反応物を添加し電圧を印加する。細胞表面にECLプローブ修飾抗体が結合している場合、ECLプローブが電極近傍に存在することからECLが生じるため、発光によりマーカー分子発現細胞を特定できる。第3年度の成果は以下のとおりである。課題(1)、(2)を通じて、これまでにECLプローブの改良、抗体へのプローブ修飾条件の検討、計測対象の細胞前処理方法の検討などを行ってきたが、診断を見据えたより実用的な計測技術とするためには、大量の細胞を効率的に計測する改良の実施が必要不可欠である。これまではポリスチレン粒子を鋳型としたカップ形状微小電極を用いた評価を行ってきたが、実用化を見据えて、計測チップデザインの改良に着手した。CDと同サイズ程度のポリカーボネート基板に対して、微細加工技術により細胞と同直径程度の半球状窪みを多数設置し、その上からアンバランスドマグネトロンスパッタ法によりナノカーボン電極薄膜を所望のパターンで作製した。モデル細胞は予め表面にECLプローブを修飾しておき、作製した新規電極に細胞懸濁液を滴下することで、細胞を窪みに一斉に捕捉した。電圧を印加した結果、細胞からECLが生じること、整然と配置された多数の細胞を迅速に計測可能であることを確認した。以上のように、第3年度はチップデザインの改良により診断用途を見据えた技術改良に成功した。