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バイオチップ実用化ハンドブック

バイオチップ市場のニーズに応えるべく基礎から最新のトピックス、周辺分野の研究開発、産業化に向けた各省庁の動向まで、必要な情報を網羅!

商品概要

略称
バイオチップ
商品 No.
bk3202
発刊日
2010年04月01日(木)
ISBN
978-4-86043-270-6
体裁
B5判,664頁
価格
67,392円(税込)
送料
当社負担(国内)
発行
エヌ・ティー・エス
問い合わせ
(株)R&D支援センター TEL:03-5857-4811 MAIL:info@rdsc.co.jp
監修
金子 周一 金沢大学 大学院医学系研究科 教授 物質・材料研究機構 名誉フェロー

【編集委員】(五十音順)
秋田  隆 三菱レイヨン(株) 中央技術研究所 副所長
源間 信弘 (株)東芝 研究開発センター 技監
藤宮  仁 (株)ダイナコム 代表取締役
前田 瑞夫 理化学研究所 基幹研究所 前田バイオ工学研究室 主任研究員
三原 久和 東京工業大学 大学院生命理工学研究科 生物プロセス専攻 教授
和田 政裕 城西大学 薬学部 教授
著者
金子 周一 金沢大学 大学院医学系研究科 教授物質・材料研究機構 名誉フェロー
杉本 直己 甲南大学 先端生命工学研究所 所長/フロンティアサイエンス学部 教授
中野 修一 甲南大学 フロンティアサイエンス学部 准教授/先端生命工学研究所
田代 英夫 理化学研究所 基幹研究所 名誉研究員
田部井紀雄 (株)ダイナコム 開発部 主任
松田耕一郎 三菱化学メディエンス(株) 遺伝子検査部
島津 光伸 三菱化学メディエンス(株) 事業企画部
真野  博 城西大学 薬学部 准教授
清水  純 城西大学 薬学部 講師
和田 政裕 城西大学 薬学部 教授
江藤 雅弘 富士フイルム(株) R&D統括本部 ライフサイエンス研究所 主任研究員
百木 康人 富士フイルム(株) ヘルスケア事業統括本部 ライフサイエンス事業部 技術担当部長
高村  禅 北陸先端科学技術大学院大学 マテリアルサイエンス研究科 准教授
田名網健雄 横河電機(株)技術開発本部 遺伝子計測研究所 所長
蘭  宗樹 横河電機(株)技術開発本部 遺伝子計測研究所 顧問
江頭 直義 県立広島大学 生命環境学部 環境科学科 教授
阪口 利文 県立広島大学 生命環境学部 環境科学科 准教授
竹中 繁織 九州工業大学 バイオマイクロセンシング技術研究センター長/工学研究院 物質工学研究系応用化学部門 教授
西塚  哲 岩手医科大学 医学部 外科学講座 分子治療研究室 講師
門田 幸二 東京大学 大学院農学生命科学研究科 アグリバイオインフォマティクス 教育研究ユニット 特任助教
田嶋  敦 東海大学 医学部 基礎医学系分子生命科学 講師
井ノ上逸朗 東海大学 総合医学研究所 所長/東海大学 医学部 基礎医学系分子生命科学 教授
玉田 一生 (株)ダイナコム 神戸開発センター 主任
荒木 啓充 (株)セルイノベーター 研究開発部長
土井  淳 (株)セルイノベーター 主任研究員
久原  哲 九州大学 大学院農学研究院 教授
西田 奈央 東京大学 大学院医学系研究科 人類遺伝学分野 特任助教
徳永 勝士 東京大学 大学院医学系研究科 人類遺伝学分野 教授
前田 忠計 北里大学 名誉教授(北里大学理学部附属疾患プロテオミクスセンター 前センター長)
榎本 友美 (株)ダイナコム 研究部 主任研究員
五島 直樹 産業技術総合研究所 バイオメディシナル情報研究センター 主任研究員
梶田 忠宏 (株)バイオマトリックス研究所 執行役員 抗体開発部門 部長
村上 康文 東京理科大学 基礎工学部 教授/(株)バイオマトリックス研究所 取締役 CSO
本多 裕之 名古屋大学 大学院工学研究科 化学・生物工学専攻 教授
佐藤 智典 慶應技術大学 理工学部 教授
浜地  格 京都大学 大学院工学研究科 合成・生物専攻 教授
中田 栄司 徳島大学 大学院 ソシオテクノサイエンス研究部 ライフシステム部門 助教
三宅 正人 産業技術総合研究所 セルエンジニアリング研究部門 細胞情報工学研究グループ長
叶  直樹 東北大学 大学院薬学研究科 准教授
橘高 信義 大阪大学 大学院医学系研究科 外科学講座 消化器外科学
竹政伊知朗 大阪大学 大学院医学系研究科 外科学講座 消化器外科学
門田 守人 大阪大学 大学院医学系研究科 外科学講座 消化器外科学
本多 政夫 金沢大学 大学院医学系研究科 保健学専攻 先端医療技術学 教授
谷野 元彦 (株)DNAチップ研究所 研究開発部 研究員
竹内  勤 慶應義塾大学 医学部 内科学教室 リウマチ内科 教授
野島  博 大阪大学 微生物病研究所 感染症DNAチップ開発センター 教授/センター長
奥崎 大介 大阪大学 微生物病研究所 感染症DNAチップ開発センター 助教
松本 健治 国立成育医療センター研究所 免疫アレルギー研究部 アレルギー研究室 室長
間野 博行 自治医科大学 ゲノム機能研究部 教授/東京大学 医学部ゲノム医学講座 特任教授
北條 浩彦 国立精神・神経センター神経研究所 遺伝子工学研究部 室長
豊田  実 札幌医科大学 生化学講座 教授
鈴木  拓 札幌医科大学 内科学第一講座 助教
今井 浩三 札幌医科大学 学長
安藤  仁 自治医科大学 医学部 薬理学講座 臨床薬理学部門 准教授
藤村 昭夫 自治医科大学 医学部 薬理学講座 臨床薬理学部門 教授
漆谷 徹郎 同志社女子大学 薬学部 教授/医学基盤研究所 基盤研究部 トキシコゲノミクス・インフォマティクスプロジェクトリーダー
篁  俊成 金沢大学 医薬保健研究域 医学系 准教授
内藤 裕二 京都府立医科大学 大学院医学研究科 消化器内科学 准教授
吉川 敏一 京都府立医科大学 大学院医学研究科 消化器内科学 教授
竹下  玲 明海大学 歯学部 社会健康科学講座 准教授
安井 利一 明海大学 歯学部 社会健康科学講座 教授
山田  聡 大阪大学 大学院歯学研究科 口腔分子免疫制御学講座 講師
前田憲一郎 大阪大学 大学院歯学研究科 口腔分子免疫制御学講座 医員
村上 伸也 大阪大学 大学院歯学研究科 口腔分子免疫制御学講座 教授
尾野本浩司 京都大学 ウイルス研究所 遺伝子動態調節研究部門 分子遺伝学研究分野
藤田 尚志 京都大学 ウイルス研究所 遺伝子動態調節研究部門 分子遺伝学研究分野 教授
得字 圭彦 帯広畜産大学 食品科学研究部門
木下 幹朗 帯広畜産大学 食品科学研究部門
大西 正男 帯広畜産大学 食品科学研究部門
大澤 俊彦 名古屋大学 大学院生命農学研究科 教授
小堀真珠子 農業・食品産業技術総合研究機構 食品総合研究所 食品機能研究領域 機能性評価技術ユニット
立花 宏文 九州大学 大学院農学研究院 生物機能科学部門 食糧化学研究室 准教授
加藤 久典 東京大学 統括プロジェクト機構 特任教授
斉藤 憲司 東京大学 統括プロジェクト機構 特任研究員
島  純  京都大学 微生物科学寄附研究部門  
岩橋由美子 農業・食品産業技術総合研究機構 食品総合研究所 微生物利用研究領域 微生物評価ユニット ユニット長
鈴木 忠宏 農業・食品産業技術総合研究機構 食品総合研究所 微生物利用研究領域 微生物評価ユニット 研究員
中谷 祥恵 城西大学 薬学部
礒田 博子 筑波大学 大学院生命環境科学研究科 北アフリカ研究センター 教授
韓  奎  筑波大学 大学院生命環境科学研究科 北アフリカ研究センター 助教
福島 達伸 三菱レイヨン(株) 横浜技術研究所
松山 恭子 三菱レイヨン(株) 横浜技術研究所
菊池 尚志 農業生物資源研究所 基盤研究領域 植物ゲノム研究ユニット 上級研究員
藤井  浩 農業・食品産業技術総合研究機構 果樹研究所 果樹ゲノム研究チーム 主任研究員
廣野 育生 東京海洋大学 大学院海洋科学技術研究科 ゲノム科学研究室 教授
近藤 秀裕 東京海洋大学 大学院海洋科学技術研究科 ゲノム科学研究室 准教授
青木  宙 東京海洋大学 大学院海洋科学技術研究科 ゲノム科学研究室 特任教授
安住  薫 北海道大学 大学院薬学研究院 助教
井上 暁夫 (株)インフォジーンズ 研究員
丹治 雅夫 (株)インフォジーンズ 代表取締役社長
櫻田 宏一 警察庁 科学警察研究所 法科学第一部 生物第三研究室 室長
福島 和久 横河電機(株) 技術開発本部 遺伝子計測研究所 顧問
秋山 英雄 東レ(株) 先端融合研究所 主任研究員
源間 信弘 (株)東芝 研究開発センター 技監
吉田 安子 名古屋大学 予防早期医療創成センター 特任教授/日本ガイシ(株)
山田 佐一 日本ガイシ(株) 研究開発本部 マネージャー
吉良 茂樹 日本ガイシ(株) 研究開発本部 主任
高瀬 智和 日本ガイシ(株) 研究開発本部 主任
上田 洋二 東レ(株) 新事業開発部門
信正  均 東レ(株) 新事業開発部門 DNAチップグループ リーダー
橋本 幸二 (株)東芝 ディスプレイ・部品材料統括 参事
石川  円 (株)DNAチップ研究所 研究開発部
石澤 洋平 (株)DNAチップ研究所 研究開発部
的場  亮 (株)DNAチップ研究所 研究開発部
秋田  隆 三菱レイヨン(株) 中央技術研究所 副所長
天野 雅彦 凸版印刷(株) ライフサイエンス研究所 部長
安部 泰輝 三菱レイヨン(株) 知的財産部
加地 範匡 名古屋大学 大学院工学研究科 化学・生物工学専攻 応用化学分野 助教
岡本 行広 名古屋大学 大学院工学研究科 化学・生物工学専攻 応用化学分野 助教
渡慶次 学 名古屋大学 大学院工学研究科 化学・生物工学専攻 応用化学分野 准教授
馬場 嘉信 名古屋大学 大学院工学研究科 化学・生物工学専攻 応用化学分野 教授
鈴木 博章 筑波大学 大学院数理物質科学研究科 教授
宮原 裕二 物質・材料研究機構 生体材料センター センター長
坂田 利弥 東京大学 大学院工学系研究科 講師
松元  亮 東京大学 大学院工学系研究科 助教
片岡 知歩 物質・材料研究機構 生体材料センター 研究員
高井まどか 東京大学 大学院工学系研究科 マテリアル工学専攻 准教授
関  実 千葉大学 大学院工学研究科 共生応用化学専攻 教授  
丹羽  修 産業技術総合研究所 生物機能工学研究部門 副研究部門長
栗田 僚二 産業技術総合研究所 生物機能工学研究部門 分子認識研究グループ 主任研究員
三重 安弘 産業技術総合研究所 ゲノムファクトリー研究部門 生体分子工学研究グループ
脇田 慎一 産業技術総合研究所 健康工学研究センター ストレス計測評価研究チーム チーム長
木村 啓志 東京大学 生産技術研究所 特任助教
山本貴富喜 東京工業大学 大学院理工学研究科 准教授
竹内 昌治 東京大学 生産技術研究所 准教授
酒井 康行 東京大学 生産技術研究所 教授
藤井 輝夫 東京大学 生産技術研究所 教授
大塚 英典 東京理科大学 理学部第一部応用化学科
石塚  崇 東京理科大学 大学院理学研究科 化学専攻
中曽根佑一 東京理科大学 大学院理学研究科 化学専攻
安田 賢二 東京医科歯科大学 生体材料工学研究所 教授
久本 秀明 大阪府立大学 大学院工学研究科 准教授
一木 隆範 東京大学 大学院工学系研究科 バイオエンジニアリング専攻 准教授
澤田 和明 豊橋技術科学大学 電気・電子工学系 教授
樫田  啓 名古屋大学 大学院工学研究科 物質制御工学専攻 助教
浅沼 浩之 名古屋大学 大学院工学研究科 物質制御工学専攻 教授
発刊にあたって
本書は、「バイオチップ」に関してわが国のきわめて多くの方々のお世話になり、前半にバイオチップの現状と後半にその将来を可能な限り網羅的に概観した点で既発刊の書籍とはかなり異なり、特長のある本に仕上がった。前半のDNAアレイチップの活用に際しては、試料準備、検出法、解析法などの基礎のみならず、医療、ヘルスケア、生活環境分野での応用、さらには標準化、特許の国内外の状況にまで詳細に展開した。これは、DNAチップなど市販のバイオチップをまず使ってみようとされる方には役に立てるのではないかと思う。また、DNAアレイチップはオリゴDNAを並べただけとは語弊があるが、このプラットホームが内包している多機能を新分野応用に引き出し、生かして今日のデファクトスタンダード化に育て上げてきた主役は、まさにユーザーである研究者・技術者であったとも分かる。一転して後半では、「マイクロ流体デバイス」研究の最先端を若手を中心に執筆いただいた。ここで示されたバイオチップの課題と解決、および種々の診断応用、将来展開は、研究を始める人にとどまらず、将来を見据えて新製品を考える人にとっても有益であると信じる。マイクロ流体デバイスは種々の優れた能力を有しているが、残念ながら現状では人々のお役に立っているものは少ない。しかし、現状のように多くの方が創意・工夫を凝らして編み出していく怒涛の中で、DNAチップやグルコースチップのような無くてはならないプラットホームが続出するような状況は目前と思われる。その時には、半導体産業に匹敵するような材料や製造装置を含めた周辺産業が発達し、これがまた新バイオチップを生み出すポジティブフィードバックが生まれると期待される。DNAチップは外国産であったが、是非わが国から次のデファクトスタンダードのバイオチップを世に出したいものである。
 最後に、わが国の総力を挙げたと言っても過言のない態勢を組み、本書の執筆にご貢献を下さった執筆者の皆様に心から御礼を申し上げる次第である。
書籍・DVDの内容
第1編 基礎編

第1章 DNAチップの基礎
第1節 ハイブリダイゼーション
1.はじめに
2.ハイブリダイゼーションの評価
3.ハイブリダイゼーションの予測
4.ハイブリダイゼーションに影響を与える要因
5.ハイブリダーゼーションの速度
6.チップ表面で行われるハイブリダイゼーションの特殊性
7.まとめ
第2節 DNAフォーカストアレイ
1.はじめに
2.フォーカストアレイの特性
3.技術形態から見たフォーカストアレイ
 3.1.スタンプ型
 3.2.オンサイト合成型
 3.3.中空繊維型
 3.4.ビーズ型
4.研究応用
 4.1.応用例による大集積アレイとの対比
 4.2.miRNA解析
 4.3.フォーカストアレイ解析の問題点
5.診断への応用
 5.1.ゲノム解析
 5.2.発現解析
 5.3.PCRとの競合
 5.4.今後の課題
6.まとめ
第3節 キャプチャープローブ設計
1.はじめに
2.プローブ設計の基礎
 2.1.配列特異性
 2.2.Tm値,ハイブリ温度
 2.3.GC含量
 2.4.プローブ長
 2.5.自己相補,繰り返し,低複雑度領域の除外
 2.6.GまたはCの配列が4塩基以上連続したものを選ばない
3.DNAチップのプローブ設計で特に注意すべき点
 3.1.DNAチップ全体のプローブ特異性
 3.2.Tm値を揃える
 3.3.その他
4.キャプチャープローブ設計の大まかな流れ
5.プローブ設計ツール
 5.1.Primer3
 5.2.Visual OMP?
 5.3.ProbeQuestR

第2章 サンプルハンドリング技術
第1節 臨床分野におけるサンプルハンドリング
1.はじめに
2.臨床分野における遺伝子検査
3.臨床サンプルの特徴
4.血液サンプルの保存安定性に関する検討
 4.1.市販全血RNA安定化試薬の特徴
 4.2.血液サンプルからのRNA抽出方法
 4.3.全血RNA安定化試薬の性能比較
 4.4.PAXgeneのTotal RNA保存安定性
5.サンプルの種類に関する検討
6.サンプル採取のタイミングに関する検討
 6.1.血球細胞における遺伝子発現量の日内変動,日差変動
 6.2.血球細胞における遺伝子発現量の日内変動,日差変動
7.おわりに
第2節 実験分野におけるサンプルハンドリング技術
1.はじめに
2.研究目的とDNAマイクロアレイチップの選択
3.実験デザイン概要
4.in vivo実験系デザインの要点
5.in vitro実験デザインの要点
6.サンプルハンドリングとRNA抽出7.RNAグレードの実験
8.実験動物からの組織・臓器のサンプルハンドリング
9.特殊な組織・臓器のサンプルハンドリング
10.DNAグレードの実験
第3節 核酸抽出技術
1.背景
2.サンプルの種類と検査目的
3.核酸抽出プロセス
 3.1.溶解工程
 3.2.吸着工程
 3.3.洗浄工程
 3.4.溶出工程
4.回収後の核酸の評価方法
5.各種サンプルを用いた核酸抽出アプリケーション
 5.1.アプリケーションガイド
 5.2.サンプル別の核酸抽出方法の比較
6.まとめ
第4節 マイクロフロー技術
1.はじめに
2.一細胞ハンドリング技術
3.細胞の分離・ソーティング技術
4.ピンチフローを用いた細胞の破砕機構
5.テーパー流路を用いたDNA/RNA抽出技術
6.チップ上PCRとDNA/RNA抽出技術
7.タンパク質分析におけるマイクロフロー技術
8.まとめ

第3章 検出技術
第1節 蛍光検出技術
1.バイオチップ蛍光検出法の概要
2.蛍光検出システム
 2.1.スキャナ構成
 2.2.スキャナ製品例
 2.3.横河電機(株)の読取装置(試作機)の例
3.光学系
 3.1.励起光源
 3.2.検出器
 3.3.光学要素―ダイクロイックミラー(DM)
4.蛍光標識色素
 4.1.蛍光強度
 4.2.蛍光色素
5.検出装置の性能指標
 5.1.検出限界
 5.2.感度
 5.3.解像度
6.蛍光検出の技術動向と今後の課題
第2節 化学発光検出技術
1.はじめに
2.有機物質による直接化学発光
3.有機物質による間接化学発光
4.無機物質による化学発光
5.生物発光に関与する分子種の利用
6.電解発光
 6.1.検出方法
 6.2.電解発光による高感度検出の例
第3節 電気化学的検出技術
1.はじめに
2.電極へのDNA固定化法と評価
3.フェロセン化オリゴヌクレオチドの応用
4.電気化学活性DNAリガンドを用いたDNAセンサ
5.非ラベル電気化学的検出法
6.電気化学的プロテアーゼアッセイ法への展開
7.酵素を利用した電気化学シグナルの増幅
8.おわりに
第4節 その他の検出技術―発色法
1.はじめに
2.発色によるマイクロアレイでのシグナル検出
3.二色法による検出
4.金・銀コロイドによる染色
5.タイラマイドシグナル増幅法
6.発色によるシグナル検出と解析

第4章 データ解析の基礎
第1節 データ解析総論
1.はじめに
2.データの前処理
3.Affymetrix社製チップの前処理
4.前処理法とランキング法の組み合わせの重要性
5.感度・特異度の高いランキング法
6.再現性の高いランキング法
7.MAQC推奨ガイドラインは正しい?
8.用いたランキング法によって解析結果が大きく左右される
9.組織特異的発現遺伝子の検出
10.おわりに
第2節 クラスタリングによる高次元情報の可視化
1.はじめに
2.クラスタリングとは
3.階層的クラスタリング
4.非階層的クラスタリング
5.おわりに
第3節 遺伝子の絞り込みと多重検定
1.はじめに
2.仮説検定による遺伝子の絞り込みにおける検定の多重性
3.検定多重性の調整方法
4.発現変動遺伝子の絞り込み
5.おわりに
第4節 サンプル・試薬・データ管理
1.はじめに
2.扱うサンプルとデータ管理について
3.ノートを使ったサンプルやデータの管理
4.コンピュータとバーコードを使ったサンプルとデータの管理
5.バイオチップ研究で利用する他のサンプル管理について

第5章 各種データ解析
第1節 RNA発現解析
1.はじめに
2.機能解析
 2.1 発現変動遺伝子群の生物学的特徴づけ
 2.2 発現プロファイルを基にした生物学的特徴づけ
3.公共データベース(DB)を用いた解析
4.その他の解析方法
 4.1.遺伝子ネットワーク解析
 4.2.eQTL解析
5.まとめ
第2節 SNP解析
1.はじめに
2.SNP Array 6.0の技術原理
3.システム構築
 3.1.ハードウェアの整備
 3.2.ソフトウェアの開発
4.日本人健常者200検体のSNPタイピングデータの解析結果
5.Birdseedアルゴリズムによる正確な遺伝子型決定方法
6.日本人を対象としたSNP Array 6.0によるGWASの有用性
7.SNPタイピングデータのデポジット
8.疾患感受性遺伝子の特定を目的とした新規SNPタイピング技術:DigiTag2法
9.おわりに

第6章 プロテインチップ
第1節 診断用プローブの開発
―ランダム免疫法とその産生抗体スクリーニング用プロテインチップ
1.はじめに
2.ランダム免疫法とは
3.抗体スクリーニング用プロテインチップ
4.チップ解析ソフトと抗体データベース
5.まとめ
第2節 機能解析用プロテインチップ
―網羅的ヒト・タンパク質を搭載したタンパク質チップの開発
1.はじめに
2.ヒトタンパク質の網羅的解析の意義
3.発現クローン作製のための基盤整備
4.タンパク質のハイスループット合成系
5.プロテインチップの作製および利用
6.今後の展望
7.おわりに
第3節 抗体マイクロアレイ
1.プロテオーム解析と抗体マイクロアレイ
2.抗体アレイの基本原理
3.抗体アレイ開発における課題
4.抗体アレイの今後の展望
第4節 ライセートアレイ
1.タンパク質を検出するマイクロアレイ技術
2.ライセートアレイ
 2.1.原理・背景
 2.2.サンプル調製
 2.3.マイクロアレイ作製
 2.4.抗体による検出 
 2.5.シグナル定量とデータ解析
3.スタディデザイン
4.定量生物学への応用
第5節 ペプチドチップ
1.はじめに
2.ペプチドアレイ
3.ペプチドアレイ細胞機能アッセイ法
4.ガラス基板ペプチドアレイ―接着ペプチドと形態観察
5.ファージディスプレイ法で得られたペプチドとの比較―酸化亜鉛認識ペプチド
6.今後の展望

第7章 各種バイオチップ
第1節 糖鎖チップ
1.はじめに
2.糖鎖ライブラリーの作成
 2.1天然からの抽出
 2.2有機合成
 2.3.酵素合成
 2.4.細胞を利用した合成
3.糖鎖の固体基板への固定化法とその成果
4.まとめ
第2節 レクチンチップ
1.はじめに―糖鎖検出の重要性
2.レクチンについて
3.レクチンチップの現状
 3.1.チップ基板への固定化法
 3.2.糖質―レクチン間相互作用検出法
4.今後注目される技術
5.おわりに
第3節 細胞チップ
1.はじめに
2.チップ化のニーズが高い細胞
 2.1.神経細胞
 2.2.肝細胞
 2.3.心筋細胞
 2.4.嗅細胞
3.細胞のチップ化技術
 3.1.生物学的細胞接着制御
 3.2.化学的細胞接着制御
 3.3.物理的捕獲
4.細胞チップの用途開発
 4.1.トランスフェクションアレイ
 4.2.免疫細胞チップ
 4.3.毒性解析用細胞チップの開発
5.おわりに
第4節 化合物チップ
1.はじめに
2.化合物チップを用いたリガンドスクリーニング
 2.1背景
 2.2.タンパク質結合アッセイ用化合物チップの作成技術
 2.3.化合物チップ上に結合したタンパク質の検出法
3.化合物チップを用いた酵素阻害剤スクリーニング
4.化合物チップを用いた表現型アッセイ
5.おわりに

第2編 応用編

第1章 医療分野への応用
第1節 網羅的遺伝子解析による抗がん剤効果予測診断への応用
1.要旨
2.はじめに
3.マイクロアレイによる網羅的遺伝子発現解析と薬剤感受性・耐性
4.肝細胞がんにおけるインターフェロン(interferon:IFN)―α/5―FU併用動注化学療法(FAIT)の感受性予測遺伝子の同定と予測システムの構築
5.おわりに
第2節 肝疾患とcDNAマイクロアレイ
1.はじめに
2.臨床サンプルを用いた網羅的遺伝子発現解析を進めるナノテクノロジー
3.B型およびC型慢性肝炎組織のトランスクリプトーム解析
4.LCM法の実際
5.パスウェイ解析
6.B型慢性肝炎とC型慢性肝炎の発がんメカニズムの違い
7.ウィルス性肝炎以外の肝疾患解析
8.おわりに
第3節 関節リウマチ患者の血液細胞を用いた生物学的製剤の薬剤効果予測
1.はじめに
2.末梢血液を用いたマイクロアレイ解析
3.インフリキシマブを投与した関節リウマチ患者のPBMCのマイクロアレイ解析
4.関節リウマチ患者に対するインフリキシマブの効果予測判定
5.大量データの正規化
6.効果予測用判別遺伝子の探索と判別分析
7.予測結果
8.実用化
9.展望
第4節 DETECTシステムの開発
1.はじめに
2.DETECTシステムの開発
3.「不明熱・膠原病検査チップ」とは何か
4.感染体DETECTシステムの開発
 4.1.感染体チップの作成と性能評価
 4.2.測定機器の性能評価
5.自己免疫疾患DETECTシステムの開発
 5.1.不明熱・膠原病検査チップの作成
 5.2.不明熱・膠原病検査チップの性能評価
 5.3.高安病のスクリーニング
6.おわりに
第5節 アレルギー
1.はじめに
2.遺伝子発現量測定用DNAチップ
2.1遺伝子発現量測定用DNAチップのPros
2.2遺伝子発現量測定用DNAチップのCons
3.遺伝子型検定用DNAチップ
4.アレルギー疾患は症候群である
5.ガイドライン治療
6.アレルギー疾患のテーラーメイド医療の実現に向けたステップ
7.Pharmacogenetics
8.おわりに
第6節 マイクロRNA解析
1.マイクロRNAとは
2.DNAチップによるマイクロRNA発現解析
3.大規模シークエンス
4.おわりに
第7節 フォーカストアレイによるマイクロRNA発現解析〈北條 浩彦〉251
1.はじめに
2.マイクロRNA検出のポイント
3.繊維型DNAチップを用いたマイクロRNA発現プロファイル解析
 3.1.繊維型DNAチップ(ジェノパールR)の特徴
 3.2.RNAの直接蛍光標識
 3.3.マイクロRNA発現プロファイル解析
4.マイクロRNA発現解析における注意点
5.おわりに
第8節 マイクロアレイを用いたDNAメチル化解析法
1.はじめに
2.DNAメチル化による遺伝子サイレンシング
3.遺伝子発現を指標としたDNAメチル化解析法
4.メチル化しているゲノム領域の網羅的解析法
 4.1.Differential methylation hybridization(DMH)
 4.2.Methylated DNA immunoprecipitation(MeDIP)法
 4.3.Methylated CpG island amplification(MCA)
5.おわりに

第2章 創薬分野への応用
第1節 DNAチップを用いた薬理評価―ファーマコゲノミクス
1.はじめに
2.ファーマコゲノミクスとは
3.これまでのファーマコゲノミクス研究の成果とその臨床応用
 3.1.薬の有効性を予測するための遺伝子変異・発現量解析がすでに臨床で利用されている例
 3.2.薬の有害反応を予測するための遺伝子多型解析がすでに臨床で利用されている例
 3.3.薬物療法にはまだ利用されていない遺伝子多型解析の例
4.DNAチップを用いた薬効評価法の開発
5.おわりに
第2節 毒性評価 トキシコゲノミクス
1.創薬における毒性試験とゲノム解析
2.トキシコゲノミクスとは
3.網羅的遺伝子発現解析による毒性予測
4.おわりに

第3章 ヘルスケア分野への応用
第1節 生活習慣病領域におけるバイオチップ応用の現状と展望
1.はじめに
2.SMBGの現状と臨床的意義
3.連続ブドウ糖監視システム(CGMS)
4.人工膵臓
5.タイピングアレイDNAチップ
6.マウス遺伝子発現解析DNAチップの可能性
7.ヒト遺伝子発現解析DNAチップの可能性
第2節 アンチエイジング分野におけるバイオチップ応用
1.はじめに
2.酸化特異的翻訳後修飾タンパク質と生活習慣病
3.血漿タンパク質プロファイル
4.おわりに
第3節 口腔環境解析バイオチップ
1.健康管理(ヘルスケア)と口腔環境
2.口腔内細菌に関するバイオチップ開発
 2.1.口腔内細菌の特徴
 2.2.口腔内細菌に関するバイオチップ開発
第4節 オーラルケア分野におけるバイオチップ応用―歯周組織解析用DNAマイクロアレイの開発
1.はじめに
2.ヒト歯根膜解析用DNAマイクロアレイ(PerioGen Chip)の開発
3.PerioGen Chipを用いたin vitro遺伝子発現解析
4.歯根膜細胞におけるDANの機能解析
5.歯周病罹患部歯周組織における遺伝子発現解析
6.おわりに
第5節 抗ウィルス自然免疫分野におけるバイオチップ応用
1.はじめに
2.ウィルス感染とIFNシステム
3.病原体認識機構
4.自然免疫のシグナル伝達経路
5.マイクロアレイへの応用
6.おわりに

第4章 食品分野への応用
第1節 農作物の健康機能性評価
1.はじめに
2.DNAチップを用いた食品機能評価の特徴
3.DNAチップを用いた農作物の機能評価の方法と留意点
4.農作物の機能性評価の実際
5.今後の展望
第2節 健康食品の有効性・安全性評価
1.はじめに
2.DNAマイクロアレイによる評価
3.健康食品の有効性評価
4.安全性評価
5.食品の機能と安全性の評価における応用
 5.1.植物性食品の有効性評価への応用
 5.2.サプリメント原料の機能性と安全性評価
 5.3.市販のいわゆる健康食品の安全性評価
6.まとめと今後の展開
第3節 生活習慣病予防活性を示す食品成分の機能解析
1.はじめに
2.疾患予防バイオマーカー確立の重要性
3.ニュートリゲノミクスからプロテオミクスへ
4.「機能性ポリフェノール開発」の最新の話題
第4節 食品成分のアレルギーおよび炎症抑制効果の評価
第5節 緑茶カテキンを感知するメカニズム―緑茶カテキン感知遺伝子を介したカテキンの機能性発現
1.はじめに
2.緑茶カテキン受容体67kDaラミニンレセプター
3.緑茶カテキン受容体を介したEGCGの抗がん作用
4.緑茶カテキン受容体を介したカテキンの抗アレルギー作用
5.緑茶カテキンを感知する分子―緑茶カテキン感知遺伝子
6.緑茶カテキン受容体シグナリングを実行する遺伝子―緑茶カテキン受容体関連遺伝子
7.おわりに
第6節 食品データベース
1.はじめに
2.食品機能研究に特化した遺伝子発現データベースの必要性
3.アレイデータブラウザと登録データ
4.文献データベースとしての機能と有効性
5.おわりに
第7節 パン酵母遺伝子データベース
1.はじめに
2.パン酵母の特性と機能
3.パン酵母の製造・利用において負荷される環境ストレス
4.ストレス環境における遺伝子発現解析
5.ストレス環境における表現型解析
6.パン酵母遺伝子データベースの構築
7.遺伝子情報の活用と分子育種への展開
8.おわりに
第8節 酵母DNAマイクロアレイを用いたマイコトキシンの毒性解明
1.はじめに
2.マイコトキシンの毒性解明の現状と酵母DNAマイクロアレイ
3.暴露量の決定と暴露方法
4.パツリンとT―2トキシンの毒性評価
 4.1.パツリンまたはT―2トキシンによって発現が変動する遺伝子の概要
 4.2.パツリンにより変動する遺伝子の特徴
 4.3.T―2トキシンによって変動する遺伝子の特徴
5.マイコトキシンの毒性を酵母遺伝子マイクロアレイで解析する際の問題点
第5章 生活環境分野への応用
第1節 化粧品分野へのDNAマイクロアレイ
1.はじめに
2.皮膚の構造と機能
3.ケラチノサイトと繊維芽細胞の制御因子
4.皮膚におけるDNAマイクロアレイ研究のエビデンス
5.DNAマイクロアレイを用いた機能性食品摂取の皮膚評価における注意点
6.機能性食品の摂取が皮膚に与える影響の評価法例(GlcNAcを例に)
 6.1.背景と目的
 6.2.実験方法
 6.3.実験結果
 6.4.考察
7.おわりに
第2節 化粧品分野へのDNAチップの応用
第3節 農林分野へのDNAチップ応用―穀物(イネ)の網羅的遺伝子発現解析〈菊池 尚志〉381
1.はじめに
2.イネゲノムプロジェクトとイネマイクロアレイシステムの発展
3.イネマイクロアレイを用いた研究とは
 3.1.イネのマイクロアレイプローブがもつ情報
 3.2.マイクロアレイデータがもつ情報
 3.3.どのようにアレイを使うか
4.遺伝子発現データを共有することの重要性
5.おわりに
第4節 農林分野へのDNAチップ応用―DNAチップの利用
1.はじめに
2.果樹でのDNAマイクロアレイの開発
3.樹種ごとのアレイ開発状況
4.品種判別チップの可能性
5.おわりに
第5節 食資源魚介類研究分野へのDNAチップの応用
1.はじめに
2.ヒラメのDNAチップ研究
3.ブリのDNAチップ研究
4.サケ科魚類のDNAチップ研究
5.ヨーロッパヘダイのDNAチップ研究
6.クルマエビ類のDNAチップ研究
第6節 環境分野へのDNAチップ応用―DNAチップを用いた水環境の評価
1.はじめに
2.水環境の評価とDNAチップ
3.海産動物ホヤを用いた汚染化学物質の影響評価系
4.野生ホヤの遺伝子発現プロファイルの解析から生息海水環境を推定する
5.おわりに
第7節 環境ホルモン検査用DNAチップ
1.DNAチップを用いた環境ホルモン試験
2.遺伝子を絞り込んだフォーカス型DNAチップ
3.モデル系としての水生生物
4.環境ホルモン検査用DNAチップ

第8節 法科学分野へのDNAチップ応用
1.身元不明死体の個人識別
2.JCウィルス(JCV)ゲノム型と地理的分布との関係
3.JCV DNAチップの特徴
4.その他のDNAチップ

第3編 国内外の動向
第1章 バイオチップの標準化
第1節 欧米バイオチップの標準化動向
1.はじめに
2.米国バイオチップ標準化の経緯と動向
3.欧州バイオチップ標準化の経緯と動向
4.バイオチップの工業製品化に必須の絶対値計測技術動向
第2節 日本におけるバイオチップの標準化動向
1.はじめに
2.バイオチップの標準化課題
3.バイオチップコンソーシアム(JMAC)の取り組み
4.国内における標準化動向
5.今後の展開

第2章 バイオチップの実用化に向けて
第1節 各省庁の動向とバイオチップコンソーシアム設立の主旨
1.厚生労働省の動向
 1.1.研究事業
 1.2.薬事認可
2.文部科学省の動向
 2.1.CRESTによる戦略的重点分野の推進
 2.2.安全安心科学技術プロジェクト
 2.3.JSTの先端計測分析技術・機器開発事業
2.4地域振興
3.経済産業省の動向
 3.1.NEDOの実用化補助事業
 3.2.産業化促進の施策
4.バイオチップコンソーシアム(JMAC)設立の主旨
第2節 海外の動向
1.はじめに
2.実用化のための課題
3.コンソーシアム標準から実用化へ
4.欧米におけるバイオチップの実用化状況
5.今後の動向

第3章 DNAチップ実用化状況
第1節 圧電セラミックを用いたDNAマイクロアレイ実用化
1.開発の背景
2.DNAマイクロアレイを用いた神経芽腫の予後診断
3.ペプチドアレイへの展開
第2節 高感度DNAチップ3D-GeneR
1.はじめに
2.技術の特徴
3.高感度チップの特徴
 3.1.チップ形状・材質による検出スポット形状の安定化とノイズ低減
 3.2.チップに固定するDNA(プローブDNA)の密度制御
 3.3.ターゲットDNAとの反応性向上
4.DNAチップの種類
 4.1.全遺伝子型DNAチップ
 4.2.マイクロRNA研究用DNAチップ
5.今後の展開
第3節 電流検出型DNAチップ
1.はじめに
2.電気化学的DNA検出技術の原理と特徴
3.DNAチップおよび検査装置
4.応用
 4.1.ヒトパピローマウィルス(HPV)検査用チップ
 4.2.リウマチ薬剤副作用判定用チップ
 4.3.実験動物感染症検査用チップ
 4.4.生物剤検知用チップ
5.あとがき
第4節 パスウェイ解析用オリゴチップConPathR
1.はじめに
2.ConPath Chip
3.ConPath Navigator
4.実用例
第5節 繊維型アレイ ジェノパールR
1.フォーカストアレイ
2.ハイブリダイゼーション
 2.1.ハイブリダイゼーションに関係するDNAの形態変化
 2.2.効率的なハイブリダイゼーション
 2.3.ハイブリダイゼーションにおける諸問題
3.ジェノパールR
4.ヘルスケア分野への応用
5.まとめ
第6節 臨床用多型解析チップ
1.緒言
2.背景
3.システム概要
4.装置
5.アプリケーション
6.まとめ

第4章 バイオチップ特許状況
第1節 バイオチップ特許出願動向
1.はじめに
2.特許出願動向調査
3.特許出願分析(国内)
4.DNAチップ関連 基本特許分析
5.まとめ

第5章 技術展望―バイオチップの将来技術
第1節 総論
第2節 DNA前処理/PCR・チップ
1.はじめに
2.DNAの固相抽出法の原理
3.チップ上でのDNA前処理法
 3.1.シリカビーズ
 3.2.有機ポリマーモノリスカラム
 3.3.マイクロ構造体
 3.4.化学修飾法
4.オンチップPCR
 4.1.マイクロチャンバ型PCR
 4.2.マイクロフロー型PCR
 4.3.振動流型PCR
第3節 高感度検出方法
1.はじめに
2.電気化学検出における高感度化
 2.1.微小電極の利用
 2.2.蒸発的濃縮による高感度化
 2.3.収集効率の改善による高感度化
 2.4.ナノテクノロジーの利用
3.光学的検出における高感度化
 3.1.電気化学発光による高感度検出
 3.2.表面プラズモン共鳴による高感度検出
 3.3.局在表面プラズモン共鳴,表面増強ラマン散乱による高感度検出
 3.4.量子ドットを用いた高感度検出
4.マイクロカンチレバー型センサによる高感度検出
第4節 バイオトランジスタによる生体分子認識の検出
1.はじめに
2.電界効果トランジスタによる分子認識反応検出の基本原理
3.遺伝子FETチップと実験条件
 3.1.FETチップ
 3.2.DNAプローブの固定化
 3.3.ハイブリダイゼーション
 3.4.DNA伸長反応
4.分子認識反応に伴う電荷密度変化の検出
5.遺伝子FETとプライマー伸長反応を組み合わせた一塩基多型の検出
6.遺伝子FETを用いたDNAシーケンシング
7.バイオトランジスタの課題と新たな検出原理の提案
8.細胞トランジスタによるトランスポーター/基質相互作用の非侵襲解析
9.おわりに
第5節 血液分析チップ
1.はじめに
2.測定原理で分類した血液分析チップ
3.血液分析チップにおける高感度検出
4.おわりに
第6節 イムノアッセイチップ
1.はじめに
2.抗体
3.イムノアッセイの測定原理
 3.1.競合法と非競合法
 3.2.直接法と間接法
 3.3.均一系と不均一系
 3.4.反応検出方法
4.イムノアッセイチップの応用例
 4.1血中薬物濃度モニタリング用イムノチップ
 4.2.分析原理
 4.3.デバイスの全体構造
 4.4.サンプル調整部の構造
 4.5.ガスポンプアレイ
 4.6.センサ部
 4.7.動作確認
5.おわりに
第7節 心疾患マーカー免疫センサ
1.はじめに
2.脳性ナトリウム利尿ペプチド(BNP)
3.BNP測定装置
4.簡易なBNPセンサの開発
 4.1.表面プラズモン共鳴(SPR)法を用いたBNPの酵素免疫測定法
 4.2.マイクロ流路を用いたBNPのイムノアッセイ
5.電気化学検出を用いたBNPの酵素免疫測定法
第8節 ストレス計測チップ
1.はじめに
2.ストレス
 2.1.ストレスの定義
 2.2.良いストレスと悪いストレス
3.ストレス応答
 3.1.ストレス応答
 3.2.自律神経系によるストレス応答
 3.3.内分泌系によるストレス応答
 3.4.免疫系によるストレス応答
4.現状のストレス計測法
 4.1.客観的なストレス計測評価法の試み
 4.2.生化学指標によるストレス計測評価法の試み
5.唾液によるストレス関連物質計測の現状
 5.1.唾液
 5.2.唾液ストレス関連物質のELISAアッセイ
 5.3.唾液ストレス関連物質のドライケミストリー計測
 5.4.唾液ストレス関連物質計測法の研究開発
6.Lab―on―a―Chip
 6.1.Lab―on―a―Chipの特長
7.均一系免疫アッセイ電気泳動Lab―on―a―Chip
 7.1研究開発のねらい
 7.2研究開発の概要
8.不均一系免疫アッセイ遠心力駆動型Lab―on―a―CD
 8.1.研究開発のねらい
 8.2.研究開発の概要
9.NO代謝産物アッセイ電気泳動Lab―on―a―Chip
 9.1.研究開発のねらい
 9.2.研究開発の概要
10.おわりに
第9節 マイクロ流体デバイスの細胞培養への応用
1.はじめに
2.細胞培養への応用
3.肝臓モデルデバイス
4.オンチップ灌流型の細胞培養デバイス
5.機能集積型細胞培養デバイスの応用
 5.1.小腸モデル細胞の機能アッセイ
 5.2.小腸―肝モデルの構築
6.受精卵操作への応用
7.おわりに
第10節 高分子表面の微細加工技術とスフェロイドアレイ
1.はじめに
2.細胞のパターン化培養を可能とする材料基板
3.3次元培養
4.肝細胞スフェロイドマイクロアレイ
5.おわりに
第11節 セロミクス解析システムチップ
1.はじめに
2.オンチップセロミクス計測:構成的アプローチによる細胞からの生命システムの再構成
3.オンチップセロミクス計測のチップテクノロジー(1):オンチップセルソーター
4.オンチップセロミクス計測のチップテクノロジー(2):オンチップ細胞ネットワーク
5.オンチップセロミクス計測チップの応用技術(1):細胞の同期現象における集団効果の理解
6.オンチップセロミクス計測チップの応用技術(2):神経ネットワーク
7.まとめ
第12節 1ステップ化学センシングキャピラリーチップ
1.はじめに―1ステップ化学センシング
2.キャピラリー―アセンブルド・マイクロチップ(CAs―CHIP)
 2.1.コンセプト
 2.2.作製法
3.化学修飾角型キャピラリーを用いた1ステップ化学センシング系の設計
 3.1.イオン選択性オプトード膜を用いる高選択的イオンセンシング
 3.2.プローブ分子放出膜を用いる酵素活性・電解質アッセイ
 3.3.酵素放出膜を用いるバイオセンシング
4.毛細管力を利用した試料導入法の開発(Drop&Sip法)
 5.1.ステップマルチ化学センシングチップの作製と応用
 5.1.イオン選択性オプトード膜固定化キャピラリーを用いるマルチイオンセンシング
 5.2.プローブ分子放出膜固定化キャピラリーとDrop&Sip法を用いるマルチ酵素活性・電解質アッセイ
6.おわりに
第13節 進化分子工学を目指したバイオチップ
1.はじめに
2.進化分子工学
3.セルアレイ型分子進化リアクターの原理・構成
4.ビーズを担体とする生体分子のアレイ化配置技術
5.「DNA―プロテインチップ」法によるラベル化タンパク質分子のアレイ化配置技術
6.蛍光アッセイによる酵素活性スクリーニングシステム
7.研究の将来展望
第14節 CMOSコンジュゲートバイオチップ
1.はじめに
2.フィルタレス蛍光バイオセンサ
3.イオンイメージセンサ
第15節 人工核酸を利用したプローブDNAの調製と遺伝子多型検出
1.はじめに
2.モレキュラービーコン
3.レシオメトリックDNAプローブ
 3.1.エキシマー発光を利用したレシオメトリックプローブ
 3.2.蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)を利用したレシオメトリックプローブ
 3.3.色素のプロトン化を利用したレシオメトリックプローブ
4.おわりに
キーワード
バイオ,チップ,臨床,遺伝子,DNA,血液,血球,細胞,サンプル,ハンドリング,マイクロアレイ,本,書籍

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