光圧×流体圧で大腸がんの早期診断に貢献 ~ゴマ粒ほどの血液中のタンパク質を、基準値の1/1000の濃度で計測~

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2026-06-29 大阪公立大学

大阪公立大学、名古屋市立大学、愛知県がんセンターの共同研究グループは、光圧と流体圧を組み合わせて抗原抗体反応を加速する「マイクロフロー型光誘導加速システム(MF-LAC-SYS)」を開発し、大腸がんマーカータンパク質CEACAM-5を極微量の血液試料から高感度・迅速に検出することに成功した。抗体修飾ビーズや試薬条件を最適化することで、わずか500 nLの試料中に含まれる約300アトグラムのCEACAM-5を検出でき、臨床基準値(5 ng/mL)の約1000分の1に相当する1~10 pg/mLの濃度まで定量可能となった。さらに、血中のCEACAM-5が100~200 nm程度のナノスケール凝集体として存在することも動的光散乱法や電子顕微鏡で確認し、新たな診断マーカーとなる可能性を示した。本技術は従来法より迅速かつ少量試料で測定でき、将来的にはリキッドバイオプシーによる大腸がんの早期診断だけでなく、他のがんや認知症、感染症などの非侵襲診断への応用も期待される。

光圧×流体圧で大腸がんの早期診断に貢献 ~ゴマ粒ほどの血液中のタンパク質を、基準値の1/1000の濃度で計測~
図1:(上)MF-LAC-SYSで抗体修飾ビーズを用いてCEACAM-5とナノスケール凝集体を高感度検出するイメージ。(下)MF-LAC-SYS標準機の写真。

<関連情報>

光照射によるCEACAM-5と抗体との特異的結合の促進による大腸がんの早期発見 Light-induced acceleration of specific binding between CEACAM-5 and antibodies for early detection of colorectal cancer

Takuya Iida, Yumiko Takagi,Mami Katsumata,Hisanori Isomura,Koji Komori,Mamoru Tamura,Hiroko Yamakawa,Yusuke Nakamura,Kota Hayashi,Ikuhiko Nakase,Shiho Tokonami and Ayumu Taguchi
Nanoscale Horizons  Published:29 Jun 2026
DOI:https://doi.org/10.1039/D6NH00017G

Abstract

Immunoassay methods such as enzyme-linked immunosorbent assay using antigen–antibody reactions have been applied to detect biomarker proteins in the case of various diseases (e.g., cancer). However, these methods comprise several-hour-long pre-treatment processes (incubation and washing) before detection, and their sensitivity is limited by the affinity of protein and antibody sets. Here, we demonstrate the rapid and highly sensitive analysis of a cancer biomarker at several hundreds of attograms using a microflow-type light-induced acceleration system (MF-LAC-SYS) to enhance the reaction between the multiple antibodies and glycoprotein (CEACAM-5) from human plasma containing multiple impurities with the help of theoretical analysis. Adjusting the surface charge of the antibody-modified beads and buffer solution components, we could detect pg mL−1 levels of CEACAM-5 at high sensitivity under a laser beam irradiation of several hundred mW for several minutes at a defocused condition equivalent to the microchannel width. Specifically, we discovered the existence of nanoscale CEACAM-5 aggregates related to the sensitivity of the MF-LAC-SYS, using dynamic light scattering and electron microscopy. The results will potentially pave the way for a platform using unconventional immunoassays for liquid biopsy and blood proteomics.

医療・健康
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