植物ストレス計測用マイクロバイオセンサーの開発

• Project/Area Number: 11780378
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Environmental dynamic analysis
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 佐々木 聡 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助手 (70262110)
• Project Period (FY): 1999 – 2000
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2000)
• Budget Amount: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000); Fiscal Year 2000: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 1999: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: ストレス / バイオセンサー / DNA / 簡易計測法 / 電極 / イオン

Research Abstract

平成11年度に引き続き、酵素電極を植物体に挿入し、内部の液体の化学組成から植物が受けているストレスを測定することを試みた。その際、電極が超微小であることからシグナルの大きさが十分ではなく、有意な応答を得るためには電極の高性能化を行う必要があることが明らかになった。そこで、植物がストレスを受けたときに発現するであろう核酸を測定する系の開発を試みた。具体的には、マイクロセル上でごく少量のDNAサンプルを単時間に定量する系の開発を行った。
DNAは細胞中の核において、ヒストンと呼ばれるタンパク質と結合し折りたたまれている。すなわち、DNAはヒストンと相互作用し凝集に似た状態になる。その際、光学的特性が著しく変化し、光を散乱するようになる。その散乱光強度からDNAの定量を試みた。濃度既知のヒストン溶液とDNA溶液を混合し、蛍光分光測定機を用いて散乱光強度を測定したところ、DNAの濃度に応じて散乱光強度が著しく変化することがわかった。これを利用してDNA濃度と散乱光強度との関係を調べ、検量線を作成したところ、高性能な簡易DNA測定法として十分利用可能な性能を満たすことが明かとなった。
また、微量のサンプル(DNA-ヒストン水溶液)が示すパターンと、その定量への応用についても可能性を見出した。現在この現象についてはモデルを作り流体力学的な解析を行っているが、DNA濃度を再現性良く定量可能な系として期待される。