合成オリゴヌクレオチド修飾電極を用いるバイオセンサ

• Project/Area Number: 08750943
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 工業分析化学
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 中野 幸二 九州大学, 工学部, 助教授 (10180324)
• Project Period (FY): 1996
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1996)
• Budget Amount: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 1996: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: DNA / 修飾電極 / バイオセンサ / DNAプローブ / 酸化還元反応 / サンドイッチ複合体形成 / 遺伝子センサ

Research Abstract

申請者は、金属-硫黄配位結合を利用したDNAの固定化、及びこれを修飾電極に応用したDNAバイオセンサについて研究してきた。これを背景に、ここでは遺伝子センシングシステムについて検討した。この方法では、金電極に固定化したオリゴヌクレオチド、これと相補的な塩基配列を持つオリゴヌクレオチド、及び酸化還元活性な置換基を導入したオリゴヌクレオチドの組合わせによって起こる、サンドイッチ複合体形成反応を利用する。
5'末端付近をホスホロチオエステル化したオリゴヌクレオチドを合成し、金電極にオリゴヌクレオチドをキャストした。この手法により、非常に安定なDNA修飾層を得ることができた。また、末端にフェロセニル基を導入した、酸化還元活性オリゴヌクレオチドコンジュゲートを合成した。コンジュゲートは、オリゴヌクレオチド合成段階で末端にアミノ基を導入し、活性エステル化フェロセンカルボン酸とのカップリングにより得た。
オリゴヌクレオチド修飾電極とコンジュゲートを組合わせると、固定化オリゴヌクレオチドと相補的な塩基配列を持つDNAフラグメント(ターゲットDNA)の検出が可能であった。すなわち、ターゲットDNAの共存によりコンジュゲートを含んだサンドイッチ複合体が形成される。この反応は、電極表面へのフェロセンユニットの濃縮につながり、フェロセンの酸化還元反応に伴う電流をモニタすることでターゲットDNAの検出が可能であった。ターゲットDNAと非ターゲットDNAとの間では、電流値に明らかな差異が認められ、遺伝子センサとしての可能性を示すことができた。