生体ナノ粒子多次元解析による新規診断・治療効果評価法の開発
研究課題情報
- 課題管理番号
- 25gm4010025h0002
- 統合プロジェクト（三期）
シーズ開発・基礎研究プロジェクト
- 統合プロジェクト（二期）
シーズ開発・研究基盤プロジェクト<第二期>
- 事業名
革新的先端研究開発支援事業
- タグ（2025）
研究開発目的： 基礎医学研究
研究の性格： 疾患を特定しない基礎医学研究<生命・病態解明研究>
研究モダリティ： in vivo－ヒト
ICD-10大分類： 新生物<腫瘍>
対象疾患領域： がん , 生活習慣病<免疫アレルギー疾患、腎疾患を含む> , 精神・神経疾患 , 老年医学・認知症 , 難病 , 成育 , 感染症 , その他
特記的事項： 研究倫理<ELSI/RRI等> , 国際共同研究 , DX<SaMD、AI、ICTを含む> , 病原体の研究 , AMR
補足確認： 予防・保健 , 診断 , 治療 , 予後・生活の質<QOL>
- タグ（2024）
研究開発目的： 基礎医学研究
研究の性格： 疾患を特定しない基礎医学研究<生命・病態解明研究>
研究モダリティ： in vivo－ヒト
ICD-10大分類： 新生物<腫瘍>
対象疾患領域： がん , 生活習慣病<免疫アレルギー疾患、腎疾患を含む> , 精神・神経疾患 , 老年医学・認知症 , 難病 , 成育 , 感染症 , その他
特記的事項： 研究倫理<ELSI/RRI等> , 国際共同研究 , DX<SaMD、AI、ICTを含む> , 病原体の研究 , AMR
補足確認： 予防・保健 , 診断 , 治療 , 予後・生活の質<QOL>
- 代表研究機関
- 国立大学法人東京大学
- 研究代表者
(2025) 石井健, 国立大学法人東京大学, 医科学研究所 教授
(2024) 石井健, 国立大学法人東京大学, 医科学研究所 教授
- 研究期間
- 2024年度 - 2025年度
- 課題への総配分額
- 48,100 千円
- 研究概要（2025）
- 本研究開発では臨床検体に含まれる新規バイオマーカーとして近年注目されている細胞外微粒子を対象とし、我々が構築したフローサイトメトリーを基盤とした多次元1粒子解析技術を応用することにより、肺疾患を中心とした疾患の新規診断・治療評価法の開発を目指す。具体的には、本解析技術の定量性検証を行うとともに、呼気凝縮液や血清に含まれる細胞外微粒子を多検体解析し、得られた粒子データと各種疾患との相関解析を行う。また、機械学習を用いて細胞外微粒子の解析に基づいた診断・治療評価予測モデルの構築などを検討する。さらに、特定の細胞外微粒子をソーティングし、オミクス解析等により詳細に調べることにより、診断・治療効果の評価に有用なマーカー分子の特定を目指す。
- 研究概要（2024）
- 本研究開発では臨床検体に含まれる新規バイオマーカーとして近年注目されている細胞外微粒子を対象とし、我々が構築したフローサイトメトリーを基盤とした多次元1粒子解析技術を応用することにより、肺疾患を中心とした疾患の新規診断・治療評価法の開発を目指す。具体的には、本解析技術の定量性検証を行うとともに、呼気凝縮液や血清に含まれる細胞外微粒子を多検体解析し、得られた粒子データと各種疾患との相関解析を行う。また、機械学習を用いて細胞外微粒子の解析に基づいた診断・治療評価予測モデルの構築などを検討する。さらに、特定の細胞外微粒子をソーティングし、オミクス解析等により詳細に調べることにより、診断・治療効果の評価に有用なマーカー分子の特定を目指す。
研究成果情報
2024
成果の概要
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本研究では、多次元一粒子解析法の定量性と汎用性の検証を目的とし、複数の機種に解析系を展開した結果、安定した再現性と応用可能性が確認された。特に、解析法を国際的な研究拠点と共有することで、二国間の共同解析体制の確立に成功した。また、多検体を短時間で処理可能な装置を用いたことで、解析の高効率化と研究の加速が期待される。さらに、高度封じ込め施設内の装置にも本解析法を適用し、感染症由来検体の安全な測定系の確立にも成功した。
呼気凝縮液中の細胞外微粒子に関しては、呼吸器疾患の患者から多様な検体を収集し、治療前後における粒子プロファイルの変化を明らかにした。血清・血漿中の解析では、複数の国内外の施設から臨床検体を収集し、疾患や病態と相関する新たな微粒子サブセットの同定に至った。さらに、得られた特徴的粒子のソーティングにより、バイオマーカー探索の初期成果が得られており、今後の応用展開が期待される。
呼気凝縮液中の細胞外微粒子に関しては、呼吸器疾患の患者から多様な検体を収集し、治療前後における粒子プロファイルの変化を明らかにした。血清・血漿中の解析では、複数の国内外の施設から臨床検体を収集し、疾患や病態と相関する新たな微粒子サブセットの同定に至った。さらに、得られた特徴的粒子のソーティングにより、バイオマーカー探索の初期成果が得られており、今後の応用展開が期待される。
学会誌・雑誌等における論文一覧
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1. 林 智哉, 石井 健, 細胞外小胞を用いたワクチン開発, 医学のあゆみ 291(9), p815-820, 2024
2. 近藤康博 呼吸器疾患ペティア 高橋和久監修 特発性間質性肺炎(IIPs) 2024年 日本医師会雑誌 第１５３巻・(2) p195-198
3. Koyama J, Morise M, Tanaka I, Hori S, Matsuzawa R, Ozone S, Matsushita A, Matsuo M, Asano S, Tanaka T, Shima K, Kimura T, Sakamoto K, Kondoh Y, Hashimoto N. Clinical benefit of PD-1/PD-L1 inhibitors for poor performance status patients with advanced non-small cell lung cancer. J Chemother. 2025 Mar 24:1-10. doi: 10.1080/1120009X.2025.2481349.
4. Takeuchi S, Kawada JI, Suzuki A, Sakamoto K, Fukuda Y, Horiba K, Suzuki T, Torii Y, Shindo Y, Ito Y. Metagenomic Analysis of Lung Microbiome in Patients With Interstitial Lung Diseases and Sarcoidosis: An Experimental Study. Health Sci Rep. 2025 Feb 6;8(2):e70328. doi: 10.1002/hsr2.70328.
5. Koyauchi T, Fujisawa T, Miyashita M, Mori M, Morita T, Yazawa S, Akiyama N, Hagimoto S, Matsuda Y, Tachikawa R, Yasui H, Suzuki M, Asai Y, Ono M, Kimura Y, Ohkouchi S, Tanino Y, Sugino K, Tateishi T, Kato M, Miyamoto A, Saito Y, Sakamoto S, Kono M, Yokomura K, Imokawa S, Sakamoto K, Waseda Y, Handa T, Hattori N, Anabuki K, Yatera K, Shundo Y, Hoshino T, Sakamoto N, Kondoh Y, Tomioka H, Tomii K, Inoue Y, Suda T. Prognostic Awareness and Knowledge of Acute Exacerbation in Patients Dying with Interstitial Lung Disease: A Nationwide Survey. Ann Am Thorac Soc. 2025 Mar;22(3):395-402. doi: 10.1513/AnnalsATS.202405-495OC.
6. Fukihara J, Sakamoto K, Ikeyama Y, Furukawa T, Teramachi R, Kataoka K, Kondoh Y, Hashimoto N, Ishii M. Mitochondrial DNA in bronchoalveolar lavage fluid is associated with the prognosis of idiopathic pulmonary fibrosis: a single cohort study. Respir Res. 2024 May 10;25(1):202. doi: 10.1186/s12931-024-02828-9.
7. Sato T, Furukawa T, Teramachi R, Fukihara J, Yamano Y, Yokoyama T, Matsuda T, Kataoka K, Kimura T, Sakamoto K, Ishii M, Kondoh Y. Mild elevation of pulmonary vascular resistance predicts mortality regardless of mean pulmonary artery pressure in mild interstitial lung disease. Thorax. 2024 Apr 15;79(5):422-429. doi: 10.1136/thorax-2023-220179.
8. Moriya R, Kamihata N, Niwa Y, Kako H, Takahashi H, Kimura Y, Shigeyasu Y, Tsukamoto T, Hashimoto N, Imaizumi K. Autopsy case: Pathological complete response in an advanced lung cancer patient with severe immune related adverse events and COVID-19. Respir Investig. 2024 May;62(3):438-441. doi: 10.1016/j.resinv.2024.03.002.
9. Nakamura S, Wakahara K, Majima S, Yokoi E, Fukutani E, Otsuki R, Iwano S, Chen-Yoshikawa TF, Kinoshita F, Abe T, Sashio T, Kimura T, Izuhara K, Hashimoto N, Ishii M, Hasegawa Y. Blood eosinophil count correlates with alveolar damage in emphysema-predominant COPD. BMC Pulm Med. 2024 Oct 13;24(1):510. doi: 10.1186/s12890-024-03320-2.
10. Koyama J, Morise M, Furukawa T, Oyama S, Matsuzawa R, Tanaka I, Wakahara K, Yokota H, Kimura T, Shiratori Y, Kondoh Y, Hashimoto N, Ishii M. Artificial intelligence-based personalized survival prediction using clinical and radiomics features in patients with advanced non-small cell lung cancer. BMC Cancer. 2024 Nov 18;24(1):1417. doi: 10.1186/s12885-024-13190-w.
学会・シンポジウム等における口頭・ポスター
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1. 高感度イメージングセルソーターによる細胞間核酸輸送を介したSTING経路活性化機序の解析とナノ粒子マルチカラー解析への応用 根岸英雄、林智哉、石井健, BDセミナー@千葉大学, 2024/11/18, 国内, 口頭.
国内 / 口頭
2. Single-particle biology using nanoflow cytometry as an alternative to single-cell biology for advanced immunological insights, Shimizu S, Hayashi T, Sakamoto K, Hashimoto N, Kobiyama K, Negishi H, Tmizoz B, Coban C and Ishii KJ, The 22nd Awaji International Forum on Infection and Immunity, 2024/9/18, 国内, ポスター
国内 / ポスター
3. Nanoparticle mapping and sorting to assess quality and bioactivity of particulate vaccines and viruses, Hayashi T, Shimizu S, Sakamoto K, Hashimoto N, Kobiyama K, Negishi H, Tmizoz B, Coban C and Ishii KJ, 2024 ISV Annual Congress, 2024/10/21-23, 国内, ポスター
国内 / ポスター
4. Nanoparticle mapping and sorting to assess quality and bioactivity of particulate vaccines and viruses, Hayashi T, Shimizu S, Sakamoto K, Hashimoto N, Kobiyama K, Negishi H, Tmizoz B, Coban C and Ishii KJ, Symposium of SCARDA for Early-career Researchers, 2024/8/25-26, 国内, ポスター
国内 / ポスター
5. Single-particle phenotyping of immune cell-derived extracellular vesicles in vivo based on their tracking system, Hayashi T, Shimizu S, Sakamoto K, Hashimoto N, Kobiyama K, Negishi H, Tmizoz B, Coban C and Ishii KJ, The 53rd Annual Meeting of the Japanese Society for Immunology, 2024/12/3, 国内, ポスター/口頭
国内 /
6. High-resolution single-particle mapping and sorting of extracellular particles during viral infection, Hayashi T, Shimizu S, Sakamoto K, Hashimoto N, Kobiyama K, Negishi H, Tmizoz B, Coban C and Ishii KJ, 日米医学協力計画60周年記念 第25回汎太平洋新興再興感染症（EID）会議, 2025/3/13, 国内, ポスター.
国内 / ポスター
7. ワクチンサイエンス：免疫学から１粒子生物学へ, 石井健, UTOPIA Monthly Research Seminar, 2024/2/25, 国内, 口頭
国内 / 口頭
8. Bando T, Takei R, Fukihara J, Sasano H, Yamano Y, Yokoyama T, Matsuda T, Kataoka K, Kimura T, Fukuoka J, Johkoh T, Kondoh Y. "The Characteristics and Outcomes of Interstitial Lung Disease with Preserved Pulmonary Function." May 2024 A47. ILD Outcomes. 国際，ポスター
不明 / ポスター
9. Walsh S, Wells AU, Brown KK, Adegunsoye A, Cottin V, Danoff S, Flaherty KR, George PM, Johannson KA, Kolb M, Kondoh Y, Nicholson AG, Tomassetti S, Volkmann ER, Devaraj A. "Using Imaging to Predict, Identify, and Monitor Progression of Interstitial Lung Disease: Consensus Findings From a Modified Delphi Study." May 2024 B46. Up and Coming: ILD Biomarkers. 国際，口頭
不明 / 口頭
10. Wells AU, Walsh SLF, Adegunsoye A, Cottin V, Danoff S, Devaraj A, Flaherty KR, George PM, Johannson KA, Kolb M, Kondoh Y, Nicholson AG, Tomassetti S, Volkmann ER, Brown KK. "How Should Patients with Progressive Pulmonary Fibrosis Be Identified? Consensus Findings From a Modified Delphi Study." May 2024 D92. Bookends: ILAs to PPF. 国際，口頭
不明 / 口頭
「国民との科学・技術対話社会」に対する取り組み
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1. 雪の花から考えるワクチンデザイン, 石井健, 近未来ワクチンデザインプロジェクト寄付者感謝イベント, 2025年3月１日, 国内
国内