令和 5 年度

共同研究報告書

研究区分

一般共同研究研究課題名

量子センシング技術による超高感度検出系の確立

新規・継続の別

新規所属

量子科学技術研究開発機構

職名・氏名（適宜行を追加して下さい）
受け入れ教員継続

量子生命科学研究

所

研究代表者

研究分担者

・田中勇希

40 歳

35 歳

以下○以下○○

所属
職名・氏名
所属
職名・氏名
職名・氏名

村上 正晃

概要

本申請では未病状態を形成する微小炎症IL-6アンプに着目、量子（100～150 字程度）操作を行うことで超高感度化を実現した量子センサの一つであるダイヤモンドナノセンサを用いて当該機構の活性化を超早期検出技術の確立を目指した。

研究目的

慢性炎症性は様々な疾患の発症に寄与していることが知られてお（300 字程度）り、代表的なものとしては膠原病として知られる関節リウマチ、多発性硬化症などが挙げられる。また最近ではアルツハイマー病を含む神経変性疾患も慢性炎症が関連することが報告されている。これら慢性炎症性疾患は病態形成が進むにつれて対処療法が主となり根治が困難とされ、また現代の日本は長寿社会化していることからも、これら慢性炎症性疾患の早期発見・早期治療介入は健康長寿社会実現の大きな課題となる。申請者が所属する研究室では量子センシング技術の一つであるダイヤモンドナノセンサーを用いた量子計測を実施している。本申請では村上博士の持つ独自コンセプトである「病気の芽」である IL-6 アンプに着目し、当該メカニズムに関連する因子の超高感度検出系を確立し、論文化を目指す。

研究内容・成果

超高感度検出系構築のため既存の方法であるサンドイッチ（1000 字程度・Web 会議の回数

ELISA 法をベースに量子センサを利用することを考えた。ダイヤも記載）

モンドナノセンサは検出用抗体に修飾する必要があるためWSC/NHS を用いた反応形にて修飾を実施、系を構築することができた。さらにサンドイッチ ELISA 同様、補足用抗体-ligand-検出用抗体の complex を形成・測定するための基板の選定を実施し最適なものを選択することができた。またダイヤモンドナノセン
サの検出には ODMR 顕微鏡が必須となるが、当該顕微鏡および光学系の構築を実施し簡便に使用することが可能となった。測定後の解析についても自動でその感度を算出することができるようにプログラムを作成し誰でも簡単に使用できるように工夫を行った。ダイヤモンドナノセンサを用いた ELISA 法にて IL-6 アンプ関連因子であるサイトカイン、ケモカイン、その他液性因子の測定を実施したところピコモル〜フェムトモル程度の感度を得られることがわかった。また既にダイヤモンドナノセンサを抗体に修飾する技術も有しているため、抗体さえあればどのような因子でも測定可能であり、現段階で 30 種類程度の標的タンパクの測定が可能である。今後は測定可能な IL-6 アンプ関連因子をさらに増やすこと、また検出感度のさらなる向上を目指す。
当研究に関するウェブミーティングは、昨年度、週 4 回 (16 回/月x12 ヶ月)行っている。
成果【学会報告】
参加者名、講演タイトル、学会名、開催場所、開催日時入力のこと
1. 田中勇希、長谷部理絵、村上薫、村上正晃、神経ー免疫のクロストークによる遠隔炎症誘導機構の解明、量子生命科学先端フォーラム 2023 夏の研究会、北海道大学医学部百年記念館、2023-0913
2. 田中勇希、大木出、ナノダイヤモンドを⽤いた核酸、タンパク因⼦などの超⾼感度検出、AMED ムーンショット 村上 PM チーム
サイトビジット、北海道大学フラテホール、2023-08-09
3. 田中勇希、木田博明、Jing-Jing Jiang、高橋郁子、橋本茂、村上正晃、Dupuytren 拘縮における疾患関連 SNPs と炎症誘導機構の解析、第８回日本骨免疫学会、ANA インターコンチネンタル石垣、2023-06-25 ～ 2023-06-27
4. 田中勇希、大木出、小沢聡士、王亜澤、五十嵐龍治、田中宏樹、竹丸ひかり、湯川博、村上正晃、ムーンショット目標 2x7 技術交
流会、御茶ノ水カンファレンスセンター2F、2023-06-16【論文発表】
著者、論文名、掲載誌名、号・年・ページ等、IF 入力のこと
1.
Y Tanaka*, Izuru Ohki, Kaoru Murakami,
Satoshi Ozawa, Yaze Wang, Masaaki Murakami*, The
Gateway Reflex Regulates Tissue-Specific Autoimmune
Diseases. Inflamm Regen. 44: 12. 2024. (*Equalcorrespondence) (5 year IF: 8.2)
2.
Seiichiro Naito, Hiroki Tanaka, Jing-Jing Jiang
Masato Tarumi, Ari Hashimoto, Y Tanaka, Kaoru
Murakami, Shimpei I. Kubota, Shintaro Hojyo, Shigeru
Hashimoto, Masaaki Murakami, DDX6 is involved in thepathogenesis of inflammatory diseases via NF-κB
activation. Biochem Biophys Res Commun. 703:
149666. 2024. (5 year IF: 3.2)
3.
Kaoru Murakami, Shimpei Kubota, KumikoTanaka, Hiroki Tanaka, Keiichiroh Akabane, RigelSuzuki, Yuta Shinohara, Hiroyasu Takei, Shigeru
Hashimoto, Y Tanaka, Shintaro Hojyo, Osamu
Sakamoto, Norihiko Naono, Takayui Takaai, Kazuki

Sato, Yuichi Kojima, Toshiyuki Harada, Takeshi Hattori,
Satoshi Fuke, Isao Yokota, Satoshi Konno, Takashi
Washio, Takasuke Fukuhara, Takanori Teshima,
Masateru Taniguchi, and Masaaki Murakami, HighPrecision Rapid Testing of Omicron SARS-CoV-2
Variants in Clinical Samples Using AI-Nanopore, Lab ona Chip. 23: 4909-4918. 2023. (5 year IF: 6.9)
4.
Reiji Yamamoto, Satoshi Yamada, Toru
Atsumi, Kaoru Murakami, Ari Hashimoto, SeiichiroNaito, Y Tanaka, Izuru Ohki, Yuta Shinohara, Norimasa
Iwasaki, Akihiko Yoshimura, Jing-Jing Jiang, Daisuke
Kamimura, Shintaro Hojyo, Shimpei I. Kubota, Shigeru
Hashimoto, and Masaaki Murakami, Computer
simulation of an IL-6 dependent rheumatoid arthritis
model in F759 mice, Int Immunol. 35: 403-421. 2023. (5year IF: 5.4)5.
Shiina Matsuyama, Reiji Yamamoto, Kaoru
Murakami, Nobuhiko Takahashi, Rieko Nishi, AsukaIshii, Junko Kobayashi, Nobuya Abe, Kumiko Tanaka,
Jing-Jing Jiang, Tadafumi Kawamoto, Toshihiko
Iwanaga, Yuta Shinohara, Takeshi Yamasaki, Izuru
Ohki, Shintaro Hojyo, Rie Hasebe, Shimpei Kubota,
Noriyuki Hirata, Daisuke Kamimura, Shigeru
Hashimoto, Y Tanaka, and, Masaaki Murakami, GMCSF promotes the survival of peripheral-derived
myeloid cells in the CNS for pain-induced relapse ofneuroinflammation, J Immunol. 211: 34-42. 2023. (5year IF: 5.2)
6.
Hajime Senjo, Shinpei Harada, Shimpei
Kubota, Y Tanaka, Takahiro Tateno, Zixuan Zhang,Satomi Okada, Xuanzhong Chen, Ryo Kikuchi, Naoki
Miyashita, Masahiro Onozawa, Hideki Goto, Tomoyuki
Endo, Yuta Hasegawa, Hiroyuki Ohigashi, Takahide Ara,
Yoshinori Hasegawa, Masaaki Murakami, Takanori
Teshima, and Daigo Hashimoto, Calcineurin inhibitor
inhibits tolerance induction by suppressing terminal
exhaustion of donor T cells after allo-HCT, Blood. 142:
477-492. 2023. (5 year IF: 19.6)
7.
H Kida, J-J Jiang, Y Matsui, I Takahashi, RHasebe, M Kondoh, Y Nishio, K Nishida, Y Matsuno, TOikawa, S Kubota, S Hojyo, N Iwasaki, S Hashimoto, YTanaka, and M Murakami, Dupuytrenʼs contractureassociated SNPs increase SFRP4 expression innonimmune cells including fibroblasts to enhance
inflammation development, Int Immunol. 35: 303-312.
2023. (5 year IF: 5.4)
8.
T Yamasaki, N Nagata, T Atsumi, R Hasebe,Y Tanaka, I Ohki, S Kubota, Y Shinohara, Y Bin Teoh, NYokoyama, N Sasaki, K Nakamura, H Ohta, TKatsurada, Y Matsuno, S Hojyo, S Hashimoto, MTakiguchi, M Murakami, Zoobiquity experiments show
the importance of the local MMP9-plasminogen axis in
inflammatory bowel diseases in both dogs andpatients, Int Immunol. 35: 313-326. 2023. (5 year IF:5.4)

9.
F Naim, R Hasebe, S Hojyo, Y Shichibu, AIshii, Y Tanaka, K Tainaka, S I. Kubota, K Konishi andM Murakami, In situ Microinflammation Detection
Using Gold Nanoclusters and a Tissue-clearing
Method, bio-protocol. 13: e4644. 2023. (5 year IF: 1.3)
【新聞報道】
該当なし