成果報告書詳細
管理番号20130000001032
タイトル平成22年度-平成24年度成果報告書 「がん超早期診断・治療機器の総合研究開発  超早期高精度診断システムの研究開発:血液中のがん分子・遺伝子診断を実現するための技術・システムの研究開発 血中分子・遺伝子診断自動化システムの研究開発(血中がん遺伝子診断の検体処理自動化システム)」
公開日2013/11/22
報告書年度2010 - 2012
委託先名株式会社朝日FR研究所
プロジェクト番号P10003
部署名バイオテクノロジー・医療技術部
和文要約 早期にがんを発見することができれば、治療法の選択肢が広がり、治療効果の飛躍的な改善が期待できるため、末梢血中のがんの指標となる分子、特に遺伝子(核酸配列)などを検出することが診断に利用され始めているが、がんの早期診断に十分に活用できていない。その理由は、検体の性状や取り扱いが及ぼす影響やがん細胞に特異的な核酸の由来が多様なために解釈が困難になる点にある。
 これらの技術的な課題を解決するために、私たちは、μTAS技術等を使用して迅速なRT-PCR法とマイクロ電気泳動にて塩基配列の検出データを評価し、得られた核酸(RNA)が遺伝子検査に適した品質であるか評価する「遺伝子検査用検体評価機能」の開発を行った。
(1) μTASデバイスの開発
迅速なRT-PCRとマイクロ電気泳動を制御するために、非接着性流路構造を特徴としたμTASデバイスの設計及び開発と安定供給を目指した製造技術の開発を行い、接着積層技術、非接着形成技術、試薬分注技術を開発し、RT-PCRからマイクロ電気泳動までの全工程を1時間以内に実施可能なμTASデバイスおよび製造技術を開発した。
(2) 実サンプル等および指標サンプルを用いた評価
ヒト乳がん由来MCF7細胞のエストロゲン(E2)処理の有無によるmRNAサンプルを指標サンプルに選定し、開発したμTASデバイスにおいても、発現変動が、一般的な0.2mLPCRチューブを使用したサーマルサイクラーでのRT-PCRと同等であることを確認した。実サンプルにヒト肝臓がん摘出組織から分離し、液体窒素中に凍結保存したリポサイト(細胞)の培養から抽出したRNAを選定し、品質評価用に選定した遺伝子上で100bp、300bp、500bp、1000bp前後の増幅断片が得られるプライマーセットを設計し、PCR増幅されるDNAサイズを利用した品質評価が可能であることを確認した。また、プライマーをμTASデバイス上に封止したデバイスにおいて、再現性が良好であることを確認した。
(3) 自動精製装置との連動を考えたμTASデバイスのレイアウト設計・評価
プレシジョン・システム・サイエンス(PSS)社が開発する、血液サンプルから高速に核酸(RNA)を抽出・精製する「遺伝子検査用検体調整機能」と「遺伝子検査用検体評価機能」を連動させた、「血中がん遺伝子診断用検体処理自動化システム/装置」の原理試作機を作製した。原理試作機において、検体からのRNA抽出・精製から品質評価までの一連動作での評価を行い、良好な再現性のある結果が得られた。
 欧州での標準化プロジェクトである、SPIDIA(Standardisation and improvement of generic Pre-analytical tools and procedures for In-vitro DIAgnostics)プロジェクトの動向に対して、私たちは、先手を打って独自の技術を市場に投入して、デファクトスタンダードとすることが重要と判断し、早期の事業化を目指すため、加速予算を取得し、当初の計画を前倒しした成果を上げることが出来た。
英文要約Title : The Advanced Research and Development Project on Diagnosis and Treatment for Early Stage of Cancer. Research and Development Project on Accurate Imaging System for Early Stage of Cancer.Research and Development Project on Molecular and Genetic Diagnosis of Peripheral Blood.Research and Development Project on Automatic System for Molecular and Genetic Diagnosis of Peripheral Blood.Development of Automatic Testing System for Genetic Diagnosis of Peripheral Blood (FY2010 - FY2012) Final Report
Molecules and particularly genes (nucleic acid sequence) that were index of cancer in peripheral blood were beginning to be use for diagnosis. However, it is not able to take full advantage of the early diagnosis of cancer. Because of interpretation was difficult by the effect that property and the handlings of the specimen give and the origin of the specific nucleic acid for cancer cells are various. We developed “Sample Evaluation System for Genetic Diagnostics” for evaluate in the suitable quality of obtained nucleic acid (RNAs) for genetic diagnostics by detection data of base sequence is evaluate by rapid RT-PCR and micro electrophoresis used micro-TAS technologies for in order to solve these technical subjects.
(1) Development of micro-TAS devices
We designed and developed micro-TAS devices characterized non-adhesive flow channel structure and manufacturing technologies aimed at the stable supply for RT-PCR and micro electrophoresis controlled. As a result, adhesive and laminating technologies, non-adhesive formation technologies and reagents dispensing technologies were developed. We developed micro-TAS devices and manufacturing technologies that could implement all processes from RT-PCR to micro electrophoresis within 1 hour.
(2) Evaluation using actual samples and so on and/or the index samples
mRNA samples in MCF7 cells derived from breast cancer due to presence or absence of treated estrogen(E2) was selected index samples. We confirmed that the gene expression on developed micro-TAS devices were comparable general RT-PCR.
We chose RNAs which extracted from cultured cells which the cells from a human liver cancer isolated tissue were actual samples.
We designed the primers on the gene which chose for quality evaluations. We confirmed that a quality evaluation was possible that using the size of DNAs amplified by PCR. And confirmed the devices were reproducibility was good which primers encapsulated in micro-TAS device.
(3) Designed layout of micro-TAS devices and evaluation that considered cooperation with the sample preparation system for genetic diagnostics
We fabricated the conceptual design and prototype of an “Automatic Testing System/Device for Genetic Diagnosis of Peripheral Blood” of an integrated process and the concatenation of PSS developed “Sample Preparation System for Genetic Diagnostics” which rapid extraction/purification nucleic acid (RNAs) from blood samples and “Sample Evaluation System for Genetic Diagnostics”. We got result with good reproducibility in a conceptual design and prototype system.
We made the first move and bring an unique technologies into the market to be opposed to the trend of the SPIDIA project that was a standardization project in Europe and estimated it if a de facto standard and the thing that I did were important. Hence, we were able to achieve the result that we acquired an acceleration budget to aim at the early industrialization, and front-loaded an original plan.
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