Dynamic femtoliter reactor technology for next generation digital bioassays

用于下一代数字生物测定的动态飞升反应器技术

• 批准号: 19H05624
• 负责人: 野地 博行
• 金额: $ 115.48万
• 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 (S)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-06-26 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H05624/
• 关键词: デジタルバイオアッセイ; 動的フェムトリアクタ; 1分子計測; デジタルバイオ分析; フェムトリアクタ; ナノバイオ; インフルエンザ

本プロジェクトは、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的としている。研究項目の柱は、項目1「動的fLリアクタデバイスの基盤技術開発」、項目2「on- chip統合型デジタルバイオ分析法の確立」、項目3「分子個性の多次元解析と個性発現メカニズムの解明」である。項目1ではPEG/DEX相分離とfLリアクタを融合させタンパク質やDNA濃縮システムを構築した。またfLリアクタからドロプレット回収技術としてIRレーザーを用いてドロップレットが個別回収できることを見出した。またPEG修飾したリアクタデバイスから指でタッピングするだけでドロップレット(0.5-5.0μm)を一括回収できることを見出した。このドロップレットを鋳型とした均一系リポソームを作成することにも成功した。項目2では、ナノ粒子を用いた手法及びsplit型 酵素を用いた手法を検討している。特に2019年度に開発したナノ粒子計測技術を発展させ、異なるナノ粒子を用いたmultiplex型のdigital ELISA法を確立した。この方法はある共同研究先である民間企業へ引き継がれている。また当初計画になかった新型コロナウイルスの超高感度検出系の開発に取り組んでいる。項目3では、ウイルスの「個性」を触媒活性のばらつきの計測に取り組んだ。特に、インフルエンザウイルスの酵素活性、阻害剤に対する耐性を粒子ごとに計測することに成功し、kcatおよび50%阻害濃度(IC50)が粒子毎に30%程度以上異なることを見出した。 また2種類の阻害剤に対するIC50に相関がなかったことから粒子の酵素機構は異なることが示唆された。

This is the first time that the technology has changed from "static" to "dynamic" to "new" to "new". The research projects include: Project 1,"Development of Dynamic Matrix Technology"; Project 2,"Establishment of On-chip Integrated Matrix Analysis Method"; Project 3,"Multidimensional Analysis of Molecular Personality and Solution of Personality Development". Project 1: PEG/DEX phase separation, fusion and DNA enrichment system construction The technology of IR is applied to individual images. The PEG modification was carried out in the range of 0.5-5.0μm. This is the first time I've ever seen you. Item 2: The use of particle and split-type enzymes In particular, in 2019, the development of particle measurement technology was launched, and the use of multiplex digital ELISA for different particles was established. The method of joint research is to first introduce private enterprises into the field. The original plan was to develop a new type of ultra-high-sensitivity detection system. Item 3:"Personality" of catalyst activity and measurement of catalyst activity In particular, the enzyme activity and resistance of each particle were measured successfully, and the resistance concentration (IC50) was more than 30%. 2 kinds of inhibitors IC50 related to the particle enzyme mechanism

项目成果

Multiphase droplet formed by liquid-liquid phase separation

液-液相分离形成的多相液滴

• 发表时间: 2020
• 作者: 友原 貫志

Development of a split enzyme for wash-free digital bioassay

开发用于免洗数字生物测定的裂解酶

• 发表时间: 2020
• 作者: 馬 彦博

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

• DOI: 10.1126/sciadv.aav8185
• 发表时间: 2019-08
• 期刊: Science Advances
• 影响因子: 13.6
• 作者: Yi Zhang;Yoshihiro Minagawa;H. Kizoe;K. Miyazaki;R. Iino;H. Ueno;K. Tabata;Y. Shimane;H. Noji

Multidimensional Digital Bioassay Platform Based on an Air-Sealed Femtoliter Reactor Array Device

• DOI: 10.1021/acs.analchem.0c05360
• 发表时间: 2021-03-12
• 期刊: ANALYTICAL CHEMISTRY
• 影响因子: 7.4
• 作者: Honda, Shingo;Minagawa, Yoshihiro;Tabata, Kazuhito, V
• 通讯作者: Tabata, Kazuhito, V

デジタルバイオ分析法によるオンサイト検出の可能性と課題

使用数字生物分析方法进行现场检测的可能性和挑战

• 发表时间: 2020
• 作者: 豊田 雄一郎，松浦 昌志，阿加 賽見，佐藤 光晴;手束 展規，遠藤 恭，杉本 諭;Tadahiro Komeda;野地博行
• 通讯作者: 野地博行