Single Cancer Cell, Exosome,
Biomarker Diagnosis

Science Adv., 2017; 2023; Nano Lett., 2019; 2020
JACS, 2017; Commun. Mat., 2020; Sci. Rep., 2014; 2015;
J. Mat. Chem., 2021; ACS Nano, 2023; 2013
Biosens. Bioelec., 2024; 2023, 2021; Chem. Sci., 2021;
100nm slit
ACS AMI, 2021; 2021; ACS Sensors, 2022
200nm pillar

Cancer Theranostics by QPIT

Nature Biotech., 2004; EBioMed., 2020.
100 nmCells., 2020. ; J. Cont. Res., 2016.
10nm wire
Nano Lett., 2004; Biomaterials, 2011, 2013
50nm CNTACS AMI, 2022; Bioeng. Trans. Med., 2022
20nm ball ADDR, 2023, 2015; Nanoscale, 2016

500nm wall

2 nm Qdot
Nature Biotech., 2004; ACS Nano, 2010; 2011
Sci. Rep., 2016; Chem. Soc. Rev., 2010

Nanobiodevices

Science Adv., 2022; Small Met., 2021;
JACS, 2017; 2006; Nano Lett., 2013; 2015; ACS Sens., 2018; 2020
ACS Nano, 2019; Sci. Rep., 2016; 2017; 2019; ACS Nano., 2019

AI-Powered IoNT Sensor

ACS Nano, 2011; ACS Nano, 2011; Nano Lett., 2012; Nanoscale Adv.
2020; Sci. Rep., 2021; 2018; 2017; 2017; 2016; Nanoscale, 2016; 2016

Quantum Sensors, iPS Cell Imaging,
Stem Cell Therapy

ナノバイオデバイスと量⼦⽣命科学が拓く未来医療⾺場 嘉信

名古屋⼤学⼤学院⼯学研究科 教授・医学系研究科 教授・⾼等研究院 運営推進委員
名古屋⼤学未来社会創造機構 ナノライフシステム研究所 教授
マテリアル先端リサーチインフラ 次世代バイオマテリアル領域 ハブ拠点 代表者
量⼦科学技術研究開発機構(QST) 量⼦⽣命科学研究所 所⻑
量⼦⽣命科学拠点研究センター センター⻑ ⽂科省Q-LEAP量⼦⽣命 代表者
JST・CREST ｢細胞外微粒⼦｣領域 研究総括
NEDO・技術戦略研究センター(TSC) フェロー
ONCOLille Cancer Center, France 国際諮問委員
Nagoya University

Baba Conference
名古屋、 2024年3⽉28⽇

FIRST

21 紫綬褒章
21 化学会賞
21化学・ﾅﾉ学会賞
16 ⽂科⼤⾂表彰19 量⼦⽣命科学研究所⻑
15 分析化学会 賞
14 ｸﾛﾏﾄ科学会 賞
18 名⼤ﾅﾉﾗｲﾌ研究所⻑
06 応⽤物理学会 賞
10 名⼤センター⻑ 22 東北⼤多元研客員教授
04 毒性学会 賞
08 名古屋⼤学医教授 20 フランスがん研諮問委員
97 薬学会 賞
04 名古屋⼤学⼯教授
18 ⾼雄医⼤客員教授
97 徳島⼤学薬教授
17 東⼤理客員教授
86 九州⼤学理博⼠
81 九州⼤学理卒
77 ⼈吉⾼等学校卒
74 ⼈吉市⽴第⼀中学校卒
71 東間⼩学校卒
65 ⼈吉幼稚園卒

21 紫綬褒章
21 化学会賞
21化学・ﾅﾉ学会賞
16 ⽂科⼤⾂表彰19 量⼦⽣命科学研究所⻑
15 分析化学会 賞
14 ｸﾛﾏﾄ科学会 賞
18 名⼤ﾅﾉﾗｲﾌ研究所⻑
06 応⽤物理学会 賞
10 名⼤センター⻑ 22 東北⼤多元研客員教授
04 毒性学会 賞
08 名古屋⼤学医教授 20 フランスがん研諮問委員
97 薬学会 賞
04 名古屋⼤学⼯教授
18 ⾼雄医⼤客員教授
97 徳島⼤学薬教授
17 東⼤理客員教授
86 九州⼤学理博⼠
81 九州⼤学理卒

私の⼆⼑流
⽣命 x 化学
マイクロ x 化学ナノxバイオ
77 ⼈吉⾼等学校卒
量⼦ x ⽣命科学
74 ⼈吉市⽴第⼀中学校卒

71 東間⼩学校卒
65 ⼈吉幼稚園卒

健康指数

いきいき百歳社会

生体内外の時空間センシング・
健康増進・予防・最適介入

年齢 0

10

20

30

40

50

60

70

80

低侵襲治療、再⽣医療
体外環境センシング
健康状態センシング

90

100

がん・⽣活習慣病
認知症
感染症
未病

健康指数

いきいき百歳社会

低侵襲でさりげないセンシングを実現する
センサ開発が鍵
生体内外の時空間センシング・
健康増進・予防・最適介入

速さの常識と限界を超える
年齢 0
1020分離能⼒の常識と限界を超える
30
40
50
60
70
80
90
100
低侵襲治療、再⽣医療
感度・識別能の常識と限界を超える
がん・⽣活習慣病
認知症
体外環境センシング
In vivo, intra vital の常識と限界を超える
感染症
健康状態センシング

未病九州⼤学理学部化学科分析化学教室
⼤橋茂先⽣ 1945年 東京帝国⼤学理学部化学科卒業
⽶国留学
第四⾼等学校講師・教授
⾦沢⼤学助教授
1960年九州⼤学理学部化学科助教授
1964年同教授
1987年定年御退官
⼤橋先⽣
⾺場
⼤橋先⽣
⾺場
⼤橋先⽣
⾺場

『⾺場君、卒業後はどうするんだね？』『⼤学院を受験します。』『⼤学院⼊試不合格だったら、どうしますか？』『留年して、再受験します。』『過去にも、この程度の成績で合格した学⽣もいる
頑張りなさい!!』『はい、頑張ります!!!』HPLC of Inorganic Polyphosphates andComputer Simulation

J. Chromatogr. 1985

前回の｢アレ｣1985年11⽉2⽇
1986, 1990〜
1988〜

0,
0
0
,
0
2,00

nm
0
0
0
000,

1950年代
1960年代1970年代1980年代1990年代2000年代2010年代DNA2重らせん構造
mRNA発⾒セントラルドグマ
遺伝⼦組み換えDNAシークエンシング
PCR
ヒト・ゲノム解析計画
キャピラリーアレイシークエンサー
ヒト・ゲノム解読
次世代シークエンサー
ナノポアシークエンサー
ゲノム医療

HPLC and Capillary Gel Electrophoresis of DNA
N=1.5 x 107 m-1
H=L/N≒67 nm

N=8.0 x 105 m-1
H=L/N≒1.25 µm
N: 理論段数
H: 理論段高さ
J. Chromatogr. 1991 L: カラム長Anal. Chem. 1992

⽣命化学研究会
第 １ 期 役員（1998.3〜2001.2）
会 ⻑
杉本 直⼰ （甲南⼤理学部）

第 2 期 役員 （2001.3〜2004.2）
会 ⻑
⾺場 嘉信 （徳島⼤学薬学部）

理 事
佐藤 智典
塩⾕ 光彦
辻
尚志
⾺場 嘉信
⼆⽊ 史朗
藤井 郁雄
三原 久和

（東京⼯業⼤学⽣命理⼯学部） 会員担当
（岡崎国⽴共同研究機構分⼦科学研究所）（味の素（株）中央研究所）（徳島⼤学薬学部）（京都⼤学化学研究所） ニュースレター担当（（株）⽣物分⼦⼯学研究所）（東京⼯業⼤学⽣命理⼯学部） 事務局

監 事
⽯⽥ ⻫
浜地 格

（科学技術振興事業団井上プロジェクト）（九州⼤学⼯学研究科）

理 事
⻘井 啓悟
⽯⽥ ⻫
佐藤 智典
塩⾕ 光彦
⽵中 繁織
辻
尚志
円⾕ 健
浜地 格
深瀬 浩⼀
⼆⽊ 史朗
藤井 郁雄
三原 久和
⼭下 啓司
和⽥ 健彦
監 事
杉本 直⼰

（名古屋⼤学農学研究科）（北⾥⼤学理学部） ニュースレター担当（慶應義塾⼤学理⼯学部） 会員担当
（東京⼤学理学系研究科）（九州⼤学⼯学研究科）（味の素（株））（（株）⽣物分⼦⼯学研究所）(九州⼤学⼯学研究科)（⼤阪⼤学理学研究科）（京都⼤学化学研究所） ニュースレター担当（（株）⽣物分⼦⼯学研究所）（東京⼯業⼤学⽣命理⼯学研究科） 事務局（名古屋⼯業⼤学⼯学部）（⼤阪⼤学⼯学研究科） ニュースレター担当・
国際会議事務局（甲南⼤学理⼯学部）

第1回⽣命化学研究会シンポジウム 岡崎、Jan. 8, 1999

⽂部科学省
平成15年度ナノテクノロジー
総合⽀援プロジェクト
研究会合企画 採択
⽇本化学会
⽣体機能関連化学部会
より補助
共催・協賛 学協会（予定を含む）
⽇本化学会、⽣体機能関連化学部会、バイオテクノロジー部会、⽇本⽣化学会、
⽇本⽣物物理学会、⽇本薬学会、分⼦⽣物学会、⾼分⼦学会、有機合成化学協会、
アメリカ化学会、王⽴化学協会、⽇本分析化学会、
⽇本油化学会、電気化学会、錯体化学会、
⽇本ペプチド学会、コンビケム研究会、
⽇本バイオマテリアル学会、
光⽣物学会、光化学協会、FCCA、
糖質学会、⽇本農芸化学会、⽣物⼯学会、
JST、NEDOSan DiegoでHPCE 2003, 16th International Symposium on Microscale Separations and Analysis
18-22 January 2003, San Diego, CA, USA

CHEMINAS and microTAS in the Early History
1994 Enschede, Netherlands, Profs. Belgveld & van den Berg
1996 Basel, Switzerland, Dr. Widmer
1998 Banff, Canada, Prof. Harrison
2000 1st CHEMINAS, 2nd CHEMINAS
2000 Enschede, The Netherlands, Prof. van den Berg
2001 特定領域研究B マイクロケモメカトロニクス
2001 3rd CHEMINAS, 4th CHEMINAS
2001 Monterey, USA, Dr. Ramsey
2002 5th CHEMINAS, 6th CHEMINAS
2002 Nara, Japan, Profs. Shoji & Baba (710)2003 Squaw Valley, USA, Dr. Northrup
2004 Molme, Sweden, Prof. Laurel & Kutter
2005 Boston, USA, Prof. Jensen
2006 Tokyo, Japan, Profs. Kitamori & Fujita (1000)
2007 Paris, France, Dr. Viovy
2008 San Diego, USA, Dr. Locascio
2009 Seoul, Korea, Profs. Kim & Lee2010 Groningen, The Netherlands, Prof. Verpoorte
2011 Seattle, USA, Prof. Landers
2012 Okinawa, Japan, Prof. Fujii (1250)

CHEMINAS
2代⽬会⻑
4代⽬会⻑
5代⽬会⻑

CHEMINAS and microTAS in the Early History
1994 Enschede, Netherlands, Profs. Belgveld & van den Berg
1996 Basel, Switzerland, Dr. Widmer
1998 Banff, Canada, Prof. Harrison
2000 1st CHEMINAS, 2nd CHEMINAS
2000 Enschede, The Netherlands, Prof. van den Berg
2001 特定領域研究B マイクロケモメカトロニクス
2001 3rd CHEMINAS, 4th CHEMINAS
2001 Monterey, USA, Dr. Ramsey
2002 5th CHEMINAS, 6th CHEMINAS
2002 Nara, Japan, Profs. Shoji & Baba (710)2003 Squaw Valley, USA, Dr. Northrup
2004 Molme, Sweden, Prof. Laurel & Kutter
2005 Boston, USA, Prof. Jensen
2006 Tokyo, Japan, Profs. Kitamori & Fujita (1000)
2007 Paris, France, Dr. Viovy
2008 San Diego, USA, Dr. Locascio
2009 Seoul, Korea, Profs. Kim & Lee2010 Groningen, The Netherlands, Prof. Verpoorte
2011 Seattle, USA, Prof. Landers
2012 Okinawa, Japan, Prof. Fujii (1250)

CHEMINAS
2代⽬会⻑
4代⽬会⻑
5代⽬会⻑

Capillary Gel Electrophoresis of DNA

Anal. Chem. 1992

Capillary Gel Electrophoresis of DNA

⽂部省・科研費
創成的基礎研究
ヒト・ゲノム解析研究(1991-1995)
松原謙⼀先⽣（⼤阪⼤学）・榊佳之先⽣（東京⼤学）

Anal. Chem. 1992

「次世代バイオナノデバイスの研究開発」
プロジェクトに関する提案書 2002年4⽉5⽇
主 査︓⼤阪⼤学産業科学研究所 川合 知⼆ 教授
本プロジェクトでは、⽇本の得意分野である材料ナノテクノロジー、ナノ微細加⼯技術およびナノ計測技術を活かしてバイオナノデバイス技術を開発し、先⾏している
アメリカの基本技術を凌駕しうる基盤技術を確⽴し、国内における新規産業創出に寄与することを⽬的とする。
具体的には、下記の3研究課題を進め、次世代バイオナノデバイス基盤技術の確⽴を⾏う。これらの成果は、最終的に、超⾼速DNAシークエンサー、超⾼感度遺伝⼦・
⽣化学診断システム、超⾼速プロテオーム解析技術等の開発をめざす。
①バイオデバイスのためのナノストラクチャー構築技術の開発②マクロ・マイクロからナノへのインターフェース技術の開発③ナノフルイディクスとナノ計測（１分⼦計測）の集積化技術の開発想定される研究期間と予算規模
研究期間：5年間
予算規模：年間15〜20億円

「次世代バイオナノデバイスの研究開発」
プロジェクトに関する提案書 2002年4⽉5⽇
主 査︓⼤阪⼤学産業科学研究所 川合 知⼆ 教授
本プロジェクトでは、⽇本の得意分野である材料ナノテクノロジー、ナノ微細加⼯技術およびナノ計測技術を活かしてバイオナノデバイス技術を開発し、先⾏している
アメリカの基本技術を凌駕しうる基盤技術を確⽴し、国内における新規産業創出に寄与することを⽬的とする。
具体的には、下記の3研究課題を進め、次世代バイオナノデバイス基盤技術の確⽴を⾏う。これらの成果は、最終的に、超⾼速DNAシークエンサー、超⾼感度遺伝⼦・
⽣化学診断システム、超⾼速プロテオーム解析技術等の開発をめざす。
①バイオデバイスのためのナノストラクチャー構築技術の開発②マクロ・マイクロからナノへのインターフェース技術の開発③ナノフルイディクスとナノ計測（１分⼦計測）の集積化技術の開発想定される研究期間と予算規模
研究期間：5年間
予算規模：年間15〜20億円

先進ナノバイオデバイスプロジェクト
経済産業省 NEDO 2003－2005年度 15億円
1細胞からの分離・抽出

高速遺伝子
タンパク増幅バイオチップ

高速分離・
識別

高感度
検出

大容量
メモリー

ナノ微細加工 材料ナノテク 1分子計測
タンパク
200 nmDNA

東レ、松下電器、島津製作所、神戸製鋼所、テクノメディカ
徳島大、阪大、東大、物・材機構、産総研
超高速ゲノム解析技術

超高感度
遺伝子診断技術

超高速プロテオーム
解析・診断技術

Nanopillar, Nanoball, Nanowire Separation of DNA
4

500 nmmethoxy head
PEG shell

PLA core

10nm wire

Fluorescence Intensity (a.u.)

3 10

2.5 10

l DNA
T4
DNA

4

4

2 10

1.5 10DNA Model
p: 50 nm

Rg

4

4

1 10

20-100 nm

0

5

10

15

20

25

30

Time / sl DNA(48.5 kbp)
Rg=520 nm
T4 DNA(165.6 kbp)
Rg=970 nm

Nature Biotech., 2004, Anal. Chem., 2004; ACS Nano, 2013
Sci. Rep., 2014, Sci. Rep., 2015, Sci. Rep., 2017; JPN Pat. 3984557

p<Rg2>=(1/3)pL[1-p/L+(p/L)exp(-L/p)]
Rg: radius of gyration
p: persistence length
L: total lengthNanopillar, Nanoball, Nanowire Separation of DNA
4

500 nm10nm wire

Nano Material
Development

methoxy head

PEG shell

PLA core

Fluorescence Intensity (a.u.)

3 10Single Molecular
20-100 nm
Measurements

2.5 10

l DNA
T4
DNA

4

4

2 10

1.5 10DNA Model
p: 50 nm

Rg

4

4

1 10

0

5

10

15

20

Time / sl DNA(48.5 kbp)
Rg=520 nm
T4 DNA(165.6 kbp)
Rg=970 nm

Nature Biotech., 2004, Anal. Chem., 2004; ACS Nano, 2013
Sci. Rep., 2014, Sci. Rep., 2015, Sci. Rep., 2017; JPN Pat. 3984557

25

30

Theoritical
Simulations<Rg2>=(1/3)pL[1-p/L+(p/L)exp(-L/p)]
Rg: radius of gyration
p: persistence length
L: total lengthpUltrafast DNA Separation by Rigid Network of Solid Nanowire

Sci. Rep., 2014

Nanopillar Device is cited in the world famous textbook

In the best results reported
to date, N. Kaji, Y. Baba, etal., 2004 separated λ-DNA
and T4-DNA in only 15 s using avery strong electric field and a hexagonalarray with d=500 nm.

Reviews of Modern Physics, 82,
2903-47, 2010 (IF=42.9)

Daniel C. Harris, Quantitative Chemical Analysis, 7th ed.,W.H.Freeman, 2007, pp. 618-619

～10th Anniversary～ (2002年～)
TOKYO
JAPAN!!

The World’s LARGEST Nanotechnology Trade Show

February 16 (Wed.) ～ 18 (Fri.), 2011
Venue: Tokyo Big Sight～nano tech 2010～ 654 exhibitors /803 booths
Exhibitors from over 19 countries & regions!!

www.nanotechexpo.jp/en/

名古屋⼤学⼯学部 化学⽣命⼯学科
Department of Chemistry and Biotechnology
分⼦⽣命化学講座

ナノバイオ計測化学
⽣体分⼦応⽤化学
⽣命超分⼦化学

⾺場研
村上研
浅沼研

⽣物化学⼯学
分⼦⽣命環境ﾌﾟﾛｾｽ

本多研
堀研

⽣命システム⼯学講座
化学遺伝学
清中研

分⼦⽣命化学講座

ナノバイオ計測化学
⽣体分⼦応⽤化学
⽣命超分⼦化学

⾺場研
村上研
浅沼研

⽣物化学⼯学
分⼦⽣命環境ﾌﾟﾛｾｽ

本多研
堀研

⽣命システム⼯学講座
化学遺伝学
清中研

最先端研究開発支援プロジェクト
Funding Program for World-Leading Innovative R&D
on Science and Technology (FIRST)

１分子解析技術を基盤とした革新ナノバイオデバイスの開発研究
Research and Development of Innovative Nanobiodevices Basedon Single-Molecule Analysis (2010-2014, 32 M$)
Prof. T. Kawai (Osaka Univ.), Prof. Y. Baba (Nagoya Univ.)

最先端研究開発支援プロジェクト
Funding Program for World-Leading Innovative R&D
on Science and Technology (FIRST)

１分子解析技術を基盤とした革新ナノバイオデバイスの開発研究
Research and Development of Innovative Nanobiodevices Basedon Single-Molecule Analysis (2010-2014, 32 M$)
Prof. T. Kawai (Osaka
Univ.), Prof. Y. Baba (Nagoya Univ.)
名古屋⼤学

⾰新ナノバイオデバイス研究センター

Ultrafast Analysis/Manipulation of a Single DNA/RNA from a Single
Cell for Nanopore Sequencing
Nanopore

100nmNanowire

Separation of CTC,
Cancer Cell,
Exosomes, Bacteria
in seconds

20nm Nanowire

DNA/RNA
Extraction from aSingle Cancer Cellin 500 ms

Nanoslit
Nanowall3G nanopillar

Elongation of a Single ssDNA/dsDNA
Molecule of 10 kbp～2 Mbp in 1 s

Science Adv., 2017, 2022; 2023
Nature Comm., 2023
Sci. Rep., 2016; 2015; 2014
Comm. Mat., 2020
Nature Nanotech., 2010, 2014
Nano Lett., 2020; 2019; 2015;
ACS Nano, 2019; 2013

JPN Pat. 2012-236451
PCT/JP2013/078203
JPN Pat. 2013-044739
PCT/JP2014/055867
JPN Pat. 2013-26424
PCT/JP2015/
JPN Pat. 2014-049054
PCT/JP2015/

Ultrafast Separation of
DNA/miRNA in 64 μs

Molecular Sieving and Nonequilibrium Transports
in Nanostructureln µ = ln µ0 - clTNµ/µ0= f = exp [ -pL’ (r+Rg)2 x 10-14]
L’= Tl’ x 10-2

T: gel concentrationµ: DNA mobility in nanostructure; µ0: in free soln.

Anal. Chem., 2004; ACS Nano, 2013

Ref: Trans. Faraday Soc., 54, 1754 (1958);
Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 65, 970 (1970);
Science, 172, 440 (1971).

M " 1− δ %" q̂Eav L2 %
Per =
=$
'
'$
kBT # 1+ δ &# kBT &Nano Lett., 2015

M: electric-field
induced torqueδ: nanopillar spacing ratio
q: DNA charge/unit length
Eav: electric field
L: DNA lengthNanopillar for Fast Separation of DNA within milli-seconds

Entropic
Barrier

F=E-kBT ln N
kB ln N: DNA chain entropy
N: a number of conformations
E: Energy of interaction between DNA/Water∆L (~1 ms)

Ref: Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct., 2007, 36, 435.

200 nmMicro/Milli-second
Separation

miRNA

mRNA
HeLa Genomic DNA(1 s=1 ms)
0

20

40

60

Time (ms)Sci. Rep., 2017

80

100

Ultra-Fast DNA Analysis
1960s
1990s
2000s
2004
2010
2011
2013

Gel
Capillary
Microchip
1G Nanopillar
2G Nanopillar
3G Nanopillar
3G Nanopillar
10 s

5h
15 min
3 min
10 s
100 ms500 µs
64 µs

1
20
100
1.8 k
180k
36 M
280 M

1G Nanopillar

1s

2G Nanopillar

100 ms10 ms
1 ms
100 μs3G Nanopillar

10 μs
1 μs

2009

2010

2011

2012

2013

2014

0.01
0.5
1
18
1.8 k
360 k
2.8 M

経済産業省・NEDO最先端の次世代がん診断システム
METI/NEDO Next-Generation Cancer Diagnostic System
体液中マイクロRNA測定技術基盤開発
Technology for miRNA Analysis in Body Fluids (2014-2019, 78M$)
Dr. Ochiya (NCC)

細胞外微粒⼦領域 2017年度〜2024年度
研究総括：⾺場 嘉信 60 M$
本研究領域は、細胞外微粒⼦に起因する⽣命現象の解明及びその理解に基づく制御技術の導出を⽬的とする。
⽣体内の細胞外微粒⼦にはナノからマイクロサイズに⾄る様々なものが存在するが、下図に⽰すとおり、環境中
から⽣体内に取り込まれるPM2.5やナノマテリアル等の外因性微粒⼦と、細胞外⼩胞であるマイクロベジクルやエクソソーム等の⽣体内由来の内因性微粒⼦に⼤きく分類することができる。
本研究領域は、内因性微粒⼦や外因性微粒⼦の⽣体における認識機構や動作原理、⽣体応答などの知⾒を合わせて考えることで、細胞外微粒⼦に起因する新たな⽣命現象の解明および細胞外微粒⼦の検出・分離・計測・解析等の基盤技術の開発に取り組むとともにその制御に向けた基盤的研究を推進する。

内因性
微粒⼦

外因性
微粒⼦

エクソソーム

⽣体分⼦凝集体

マイクロベシクル

細菌

ウイルス
半導体
ナノ粒⼦

1 nm

シリコン
ナノ粒⼦
10 nm

CNT

リポソーム
100 nm

PM2.5
1 µm

10 µm

Nanowire-based Ultrafast Analysis of Exosome, DNA, RNA, and Proteins

体液1 mL中に1〜100億個
体液中からエクソ
ソームのみ分離Sci. Rep., 2014

Science Adv., 2017

Highlight Paper, Aug. 19, 2014

Sci. Rep., 2015
Highlight Paper, Aug. 25, 2015

JPN Pat. 2013-268424, PCT/JP2015/
JPN Pat. 2015-078532, JPN Pat. 2016-038204

ナノAIデバイスによる低侵襲・超早期検査

Science Adv., 2017

Unveiling massive numbers of cancer-related
urinary-microRNA candidates via nanowires

Science Adv., 2017

Unveiling massive numbers of cancer-related
urinary-microRNA candidates via nanowires

Science Adv., 2017

Science Adv., 2017; 2023; Nature Comm., 2023; Comm. Mat., 2020; Nano Lett., 2020; 2019;
ACS Nano, 2019; 2013; J. Mat. Chem., 2021; Biosens. Bioelec., 2021; ACS App. Mat. Int., 2021

Neuro-Oncol., 2019; Ann. Oncol., 2021; Cancer Res., 2021; Chem. Sci., 2021

名⼤、⽇経バイオテク、NHKニュース、
東海テレビ、 ⽇経XTECH、京都新聞、
⻄⽇本新聞、共同通信、静岡新聞、神奈
川新聞、佐賀新聞Live、沖縄タイムズ、
⼭陰中央新報デジタル、宮崎⽇⽇新聞、がんプラス、医療News、CareNetl、
Med IT Tech、Yahoo News
Science Adv., 2017; 2023; Nature Comm., 2023; Comm. Mat., 2020; Nano Lett., 2020; 2019;
ACS Nano, 2019; 2013; J. Mat. Chem., 2021; Biosens. Bioelec., 2021; ACS App. Mat. Int., 2021

Neuro-Oncol., 2019; Ann. Oncol., 2021; Cancer Res., 2021; Chem. Sci., 2021

厚労省 今後のがん研究のあり⽅に関する有識者会議 2023年4⽉12⽇

経済産業省におけるがん⽀援研究

https://misignal.jp/

Identifying high-grade serous ovarian carcinoma-specificextracellular vesicles by polyketone-coated nanowires

Science Adv., 2023

Spatial exosome analysis using cellulose nanofiber sheets
reveals the location heterogeneity of extracellular vesicles

Nature Comm., 2023

CTC Separation & EGFR Mutation
Detection system

EGFR Mutation
7.3
%
46.1
%

38.6
%

■ Exon 19 Deletions■ Exon 21 L858R■ Exon 20 T790M■ Others

MergedDeletion

T790M

L858R

ー

ー

＋

DAPI

Cytokeratin

EpCAM

CD45

Positive

Positive

Positive

Negative

横隔膜

肺がん

10 µm

Large Lung Cancer Cell Separation
By Microfluidics of Euglena

内閣府・⾰新的研究開発推進プログラム

ImPACT: Impulsing Paradigm Change throughDisruptive Technologies Program
進化を超える極微量物質の超迅速多項⽬センシングシステム
Ultra high-speed multiplexed sensing system beyond evolution for thedetection of extremely small amounts of substances (2014-2019, 30 M$)
Prof. Miyata (Program Manager),Prof. Baba (Nagoya U.), Prof. Kawai (Osaka U.), Prof. Toko (Kyushu U.)内閣府・⾰新的研究開発推進プログラム

ImPACT: Impulsing Paradigm Change throughDisruptive Technologies Program
進化を超える極微量物質の超迅速多項⽬センシングシステム
Ultra high-speed multiplexed sensing system beyond evolution for thedetection of extremely small amounts of substances (2014-2019, 30 M$)
Prof. Miyata (Program Manager),Prof. Baba (Nagoya U.), Prof. Kawai (Osaka U.), Prof. Toko (Kyushu U.)

名古屋⼤学
先端ナノバイオデバイス研究センター

Solid-State Nanopore Integrated with AI for Digital Diagnosis of Virus Infection

Collaboration with Prof. Kawai and Prof. Taniguchi

Micropore Sensing for Antimicrobial Resistance

PCT/JP2017/036124

感染症

⽣体内外バクテリアセンシング

ナノライフシステム研究所
ビジョン︓いきいき百歳社会実現
ビジョン実現のために
3つのミッション推進
1．医⼯を超える分野融合研究と本格的産学連携
2．分野融合・国際連携と⼈材育成
3．未来社会を創る実装プラット
フォーム構築ビジョン実現のための最先端研究者による異分野融合・産学連携体制
研究所⻑・村上裕教授

マイクロ・ナノメカトロニクス研究部⾨部⾨⻑ 副部⾨⻑
⽵内教授 森教授

教員
23名

ナノバイオデバイ
ス・ライフサイエンス・ELSI/EHS
研究部⾨

部⾨⻑
副部⾨⻑
⿃本教授 勝野教授

総勢100名以上の体制

副研究所⻑・清中茂樹教授

教員
25名

量⼦科学技術・量⼦⽣命科学
研究部⾨

部⾨⻑
鳴瀧教授

副部⾨⻑
⼭下教授

教員
18名

産学協同部⾨
教員10名
客員教授等
30名

⽂部科学省・⾰新的イノベーション創出プログラム
Center of Innovation
Science and Technology based Radical Innovation and
Entrepreneurship Program (COI-STREAM)
多様化・個別化社会イノベーションデザイン拠点
COI for Personalizd Society Innovation Design(2013-2022, 150M$)
Nagoya University

東京藝術⼤学

⽂部科学省・⾰新的イノベーション創出プログラム
Center of Innovation
Science and Technology based Radical Innovation and
Entrepreneurship Program (COI-STREAM)
多様化・個別化社会イノベーションデザイン拠点
COI for Personalizd Society Innovation Design(2013-2022, 150M$)
Nagoya University

東京藝術⼤学Nagoya University COI Healthcare Group

岩波新書

医の希望 齋藤英彦編 2019年3⽉20⽇
第30回⽇本医学会総会記念

⽂部科学省・光・量⼦⾶躍フラッグシッププログラム
MEXT Quantum Leap Flagship Program(MEXT Q-LEAP)
量⼦⽣命技術の創製と医学・⽣命科学の⾰新
Innovations in Medicine and Life Sciences throughDevelopment of Quantum Life Technology
PL: Yoshinobu Baba (2020-2030; 50 M$)

⽂部科学省・光・量⼦⾶躍フラッグシッププログラム
MEXT Quantum Leap Flagship Program(MEXT Q-LEAP)
量⼦⽣命技術の創製と医学・⽣命科学の⾰新
Innovations in Medicine and Life Sciences throughDevelopment of Quantum Life Technology
PL: Yoshinobu Baba (2020-2030; 50 M$)

QST 量⼦⽣命拠点・量⼦⽣命科学研究所
量⼦技術イノベーション拠点の⼀つ「量⼦⽣命拠点」として、イノベーションを加速すること。
l 国内外⼤学・研究機関・企業等と連携して、基礎研究から技術実証、オープンイノベーション、出⼝戦略・知財戦略、⼈材育成を⼀元的に実施 《量⼦技術イノベーション戦略》
l 量⼦技術の利活⽤を促進するテストベッドを整備 《量⼦未来社会ビジョン、量⼦未来産業創出戦略》
l QSTが、Q-STARアカデミア会員となり、量⼦MDS(ﾏﾃﾘｱﾙ・ﾃﾞﾊﾞｲｽ・ｾﾝｼﾝｸﾞ)部会で産学連携体制強化

Q-LEAP HQ: 湯川 博 PD; 量⼦⽣命拠点 HQ: 河野 秀俊 PD
⽣体ナノ量⼦センサ ODMR９台
ODMR(広視野倒⽴多⽬的) ×２
ODMR(広視野正⽴動物⽤)
ODMR(広視野・共焦点ハイブリッド
倒⽴多検体計測) PRISM
ODMR(in vivoイメージング)ODMR(1光⼦・2光⼦ハイブリッド・
マウス脳イメージイング)
ODMR(広視野倒⽴１細胞/１分⼦計測)
ODMR(広視野・共焦点ハイブリッド
倒⽴ナノNMR)ODMR(共焦点倒⽴量⼦ナノ材料評価)

超⾼感度MRI/NMR
室温超偏極装置
低温超偏極装置
3T-MRI
9.4T-NMR
13 C ⼩型NMR
15 N ⼩型NMR

オープンプラットフォーム
世界に類を⾒ない「最先端の量⼦計測」と「動物実験」の⼀体施設の共⽤・量⼦センサ材料提供

オープンイノベーション

企業スペースへの誘致・産学官
研究者の交流の場
28 国内⼤学・国研

出⼝戦略・知財管理

シーズとニーズのマッチング
ベンチャー化⽀援・協調／競争領域の設定⼈材育成

国際感覚豊かな若⼿リー
ダー・量⼦⽣命ネイティブの育成

国内外の連携体制

13 海外⼤学
24 企業
NanoTerasu

⽣命現象の量⼦論的解明
⾼速2次元電⼦スピン分光
パルスESR
脳細胞2光⼦顕微鏡
医学・⽣命科学系

他企業

⽣体ナノ量⼦センサ

ACS Nano, 2021; 2019; 2019; JACS, 2020: Sci. Adv, 2020; Nanoscale Adv., 2023; 2020

量⼦⽣命科学会 第６回⼤会
2024年5⽉30⽇・31⽇ 早稲⽥⼤学国際会議場
基調講演
⾹取 秀俊 Hidetoshi Katori
東京⼤学⼤学院⼯学系研究科・教授
理化学研究所 ⾹取量⼦計測研究室・主任研究員
1988年東京⼤学⼯学部卒、1991年、東京⼤学⼯学部教務職員。1994年、博⼠（⼯学）。1994年マックス・プランク量⼦光学研究所・客員研究員。1999年東京⼤学⼯学部附属総合試験所 助教授。2005
年、東京⼤学⼤学院⼯学系研究科 物理⼯学専攻 助教授を経て、2010年より同教授。2010~2016年、
JST ERATO⾹取創造時空間プロジェクト研究総括。2011年より理化学研究所 ⾹取量⼦計測研究室主任研究員を兼務。2018年よりJST未来社会創造事業 クラウド光格⼦時計による時空間情報基盤の構築
プログラムマネージャー。
https://quliss.org/6thconference

基調講演
⾺場 嘉信 Yoshinobu Baba
量⼦科学技術研究開発機構（QST）量⼦⽣命科学研究所・所⻑
名古屋⼤学量⼦化学イノベーション研究所・特任教授
1986年九州⼤学理学博⼠、1997年徳島⼤学教授、2004年名古屋⼤学⼯学研究科教授、2008年同医学系研究科協⼒講座教授、2008年同総⻑補佐、2010年同⾰新ナノバイオデバイス研究センター⻑、
2012年同シンクロトロン光研究センター⻑、2015年同先端ナノバイオデバイス研究センター⻑、
2018年同ナノライフシステム研究所⻑、2019年同⾼等研究院運営推進委員、2017年JST・CREST研究総括、2019年QST量⼦⽣命科学研究所⻑、2019年NEDO・TSCフェロー、2020年仏ONCOLille国際科学諮問委員、2020年⽂科省・Q-LEAP代表者、2021年⽂科省・ARIMバイオマテリアル領域拠点⻑、
2024年名古屋⼤学量⼦化学イノベーション研究所特任教授、紫綬褒章、⽂部科学⼤⾂表彰科学技術賞、
⽇本化学会学会賞、Heinrich Emanuel Merck Award、⽇本分析化学会賞、化学とマイクロ・ナノシ
ステム学会賞等受章・受賞

名古屋⼤学 次世代バイオマテリアル領域 ハブ拠点
(拠点⻑︓⾺場嘉信 2021年度-2030年度 20 M$)〔領域の特徴、得意技術〕

バイオマテリアルは、持続可能で⼀⼈⼀⼈の多様な幸せが実現できる社会を構築するために必要不可⽋な最先端
基盤材料の⼀つであり、その研究開発
はホワイトバイオからレッドバイオまで⾮常に幅広い分野において加速しています。本領域は、ハブ・スポーク機関が有する合成、加⼯、構造解析の世界有数の先端共⽤設備群に加えて、⽣体適合性検証⽀援のためにin vivo実験
環境の実現、⾼品質データ創出・収集・蓄積・構造化、データ利活⽤環境の構築を図ることで、データ駆動型のバ
イオマテリアル研究開発に貢献します。

ハブ機関︓名古屋⼤学
スポーク機関︓
早稲⽥⼤学
公⽴千歳科学技術⼤学
北陸先端科学技術⼤学院⼤学

原⼦間⼒顕微鏡

ナノ粒⼦粒径・ゼータ電位
測定システム

環境型超⾼圧電⼦顕微鏡

バイオ・無機材料⽤
⾼速直⾏型FIB-SEM

次世代バイオマテリアル領域
拠点として、ナノ・量⼦材料の設計、合成、加⼯、評価、
⽣体適合性検証までを⼀気通貫に⽀援し、データ駆動型バ
イオマテリアル研究開発を推
多光⼦励起共焦点
進する体制を構築

スパコン｢不⽼｣実験⼩動物⽤MRIシステム

レーザー顕微鏡

X線CT蛍光ダブルモーダル
in vivoイメージングシステム

フローサイトメーター

Quantum-Photoimmuno Therapy

ADDR, 2023; TrAC, 2024: eBioMedicine, 2023; Cancer Science, 2023;
Bioeng. Transl. Med., 2022; J Immunother Cancer, 2021; eBioMedicine, 2021

新規学問分野の創成
論⽂・著書等: 2,557 (Researchmap), 基調・招待講演: 1,100, 新聞・TV: 524
本・特集編集Micro Total Analysis Systems, 2002. ナノテクノロジーハンドブック, 2003.
マイクロ化学チップの技術と応⽤, 2004. ナノテク・バイオMEMS時代の分離・計測技術, 2006.
ナノバイオ計測の実際, 講談社, 2007. Nanofluidics, 2009. 核酸化学のニュートレンド, 2011.
早期がん診断の研究最前線, 2013. ここまで進んだがんの診断, 2014. 先端計測, 2016.
岩波新書 医の希望, 2019. AI・ナノ・量⼦による超⾼感度・迅速バイオセンシング, 2021.
先端分析法, 2023. Handbook of Nucleic Acids, 2023. ⽣体分⼦環境の化学, 2023. 細胞外微粒⼦, 2023, 2024.

国内外学会組織

⽇本化学会 副会⻑(2024〜)
⽇本化学会 ⽣命化学研究会 元会⻑
化学とマイクロ・ナノシステム研究会 元会⻑microTAS, 参加者1千名 2002年実⾏委員⻑(アジア初開催)
nano tech, 毎年1⽉、東京ビッグサイト 参加者5万名(世界最⼤) 副実⾏委員⻑
ナノバイオEXPO, 毎年2⽉、東京ビッグサイト 参加者5千名 実⾏委員⻑
量⼦⽣命科学会 会⻑

学術雑誌創刊・編集

Analytical Chemistry
Analytical Chemistry
Lab on a Chip
Nanoscale
Biomicrofluidics
Electrophoresis

Associate Editor(2011-23)(アジア初) American Chemical Society
Editorial Adv. Board (2006-08) American Chemical Society
Editorial Board (2006-09)
Royal Society of Chemistry
Advisory Board (2009-15)
Royal Society of Chemistry
Editorial Board (2011-13)
American Institute of Physics
Deputy Editor (2001-03)
Wiley論⽂・著書等数の推移
2500

2000

1500

1000

500

0
1980

学位

1985

1990

徳⼤
教授

1995

2000

名⼤
教授

2005

2010

2015

2020

2025

基調講演・招待講演数の推移
1200

1000

800

600

400

200

0
1980

学位

1985

1990

徳⼤
教授

1995

2000

名⼤
教授

2005

2010

2015

2020

2025

TV・新聞等掲載数の推移
600

500

400

300

200

100

0
1980

学位

1985

1990

徳⼤
教授

1995

2000

名⼤
教授

2005

2010

2015

2020

2025

紫綬褒章

⽇本化学会賞

紫綬褒章

⽇本化学会賞

著作権の
都合により
画像を
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（国璽）

功績概要：分析化学研究功績
受章理由：⾺場嘉信教授は、分析化学の分野において、ナノテクノロジーとバイオテクノロジーとの融合によるナノバイオデバイスという新しい概念を先⾒的に提案するとともに、DNA解析の⾼速化や疾患関連⽣体分⼦の⾼速・⾼感度の検出などに資する様々なナノバイオデバイスを創製するなどの優れた業績を上げ、斯学の発展に多⼤な貢献をした。

ACKNOWLEDGEMENTS

FIRST Program

B型肝炎創薬実⽤化研究ACKNOWLEDGEMENTSACKNOWLEDGEMENTSACKNOWLEDGEMENTSACKNOWLEDGEMENTSACKNOWLEDGEMENTSACKNOWLEDGEMENTS