研究事例

共同研究先：シャープ株式会社／凸版印刷株式会社／熊本大学

タンパク質の機能の変異や量的変化は疾病と密接に関係しており、そのためタンパク質の解析や診断は研究的、臨床的に極めて重要です。しかし現在の解析や診断法では、検査終了までに長い時間を必要とし、また煩雑な操作が必要とするなど問題が多く、研究機関や検査機関等で使用するには解決されるべき課題が多くあります。
本大学ではタンパク質を簡便な操作で解析可能となるツールの開発を行い、このような課題を解決するパーソナルプロテインチップの研究開発を行っています。

開発は新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）のプロジェクトとして、産業技術総合研究所、シャープ株式会社、凸版印刷株式会社、熊本大学が共同で行っています。
本研究で開発中のチップは複数の異なる種類の電気泳動の分離モードを1つのチップ内に実装させたものであり、さらに抗体を用いた検出までを短時間に行うことを目指します。これにより、各個人に最適で迅速な診断・医療が可能になると期待されます。

共同研究先：産総研バイオニクス研究センター

ヒトゲノム情報の解読が完了し、遺伝子の機能、タンパク質の構造や機能解析と いったポストゲノム研究が本格化しています。ＤＮＡ、タンパク質やペプチドを アレイ化して配置（固定化）し製作したバイオチップは、ポストゲノム研究には欠かせないツールとして利用されています。
これらのバイオチップは将来、患者 ひとりひとりの体質に合わせた適切な治療を行うためのテーラーメード医療には 不可欠です。そこで、本大学と独立行政法人産業技術総合研究所バイオニクス研究センターは共同で、安価で高性能なバイオチップの開発研究を行っています。

ＤＮＡやタンパク質などの生体分子は構造が複雑なため、固定化法を工夫しないとせっかく配置できたとしてもその機能を失ってしまうことがあります。このためバイオチップの開発はこれまで十分な成功を収めていませんでした。本大学では厚さがナノメートルオーダー（人の髪の毛の10000分の1以下）の薄膜を利用してＤＮＡやタンパク質、酵素など、その機能を失うことなく固定化する方法を開発し、特許を出願しています。

共同研究先：住友電気工業株式会社

低コスト・低侵襲の血糖センサーを来年夏の実用化に向け、産学官（住友電気工業、東京工科大学、産総研）で現在、共同開発中です。
従来のセンサーチップでは電極基板などを積層化して製造するために複数の工程が必要でしたが、新規センサーチップではわずか１プロセスで製造できます。このように製造工程が極めてシンプルなため、センサーチップの低コスト化が容易になります。
さらに、測定に必要な採血量も世界最少量で、従来の５分の１以下の200ナノリットルに抑えることができます。まさに、”Simple is Best !”です。

我が国では成人の６人に１人が糖尿病患者およびその予備軍であり、その割合は年々増加の一途を辿っています。 そこで、本プロジェクトでは安価で採血時の精神的な負担が少ないセンサーチップを実用化することで、血糖のコントロールが手軽に行える環境を整え、また合併症を抑え、多くの人々が健康な生活を送ることができる社会を目指しています。

共同研究先：グンゼ株式会社

今まで開発されているグルコースセンサーは、炭素電極を用いている為、低血糖値の測定は困難でした。そこで、ナノテクノロジーを利用し、スパッタリングで白金薄膜（60nm）電極を形成させ、この電極上にグルコースデヒドロゲナーゼあるいはグルコースオキシダーゼを固定化して、センサーを製作しました。
この研究は、本大学とグンゼ株式会社との共同研究により行われました。本センサーで20〜80mg/dlの低血糖値を初めて再現性よく測定することができるようになりました。

また、本センサーには、サイクリックボルタメトリーが採用されており、20〜1500mg/dlまでの出力電流値とグルコース濃度の間に直線関係が認められました。従って、本センサーは人間の血糖値のみでなく、ペット等の血糖値の測定にも利用できることがわかりました。本センサーにより、糖尿病患者の血糖値のコントロールが容易になり、合併症の低減に寄与できることが明らかとなりました。

共同研究先：株式会社タニタ

尿中には、体内で代謝された種々の化学物質が含まれており、これらは健康の状態と関連があると考えられています。実際、尿中にはグルコース、尿素、尿酸、タンパク質などが含まれ、これらの物質はバイオセンサーを用いて測定することが可能です。さらに尿成分の測定は、被験者に苦痛を与えることなく、家庭でも手軽に実施できるという利点もあります。
本大学では、産業技術総合研究所バイオニクス研究センター、尿糖センサーの開発実績を持つタニタと共同研究を行い、尿を調べて健康をモニターするシステムの開発を進めています。

本研究は、特に尿中から排泄される疲労などに関与する種々の化学物質をバイオナノテクセンターの分析機器類を用いて測定し、この結果をもとにセンサーの開発を行い、これらを指標に健康度を予測するシステムの構築を目的としています。疲労に関与する成分を簡単にセンサーで測定することにより、病気になる兆候を捕らえ予防対策がとれるなどの効果が期待されます。

共同研究先：株式会社サカタのタネ

農業分野では微生物による土壌病害が作物の生産に極めて重大な影響を与えます。その対策には目的とする農作物に適した微生物（これを拮抗微生物といいます）を土壌に混ぜるなど、これまで様々な研究が行われていますが、効果的な方法はまだ確立されていません。
従来、農作物に適した土壌かどうかを判断する場合、その土壌に植物を植えて、その成長を評価する方法に採用されていました。しかし、この方法では結果を得るのに1〜2ヶ月を要するため、土壌の状態を迅速かつ簡便に診断できる方法が望まれてきました。
そこで着目したのが、排水中に含まれる有機物量を監視するために既に実用化されている微生物センサーです。

このセンサーは溶存酸素濃度を測定する電極の表面に好気性微生物を閉じ込めた多孔性の膜を固定化したものです。微生物センサーの原理を土壌診断に応用して、病害を起す微生物（病害微生物）と拮抗微生物の応答の違いを評価することで、簡便・迅速（30分間）に土壌を診断するシステムを開発しています。