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Development of cancer detection system using autonomous sequential reaction of nucleic acids

Research Project

Project/Area Number 16K05819
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Analytical chemistry
Research InstitutionKumamoto University

Principal Investigator

Kitamura Yusuke  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 助教 (80433019)

Research Collaborator Ihara Toshihiro  
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2018: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2017: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2016: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywords核酸プローブ / 細胞検出 / アプタマー / 血中循環腫瘍細胞 / 細胞捕捉 / バイオ分析
Outline of Final Research Achievements

We tried to construct the detection system of target cells with high sensitivity based on the signal amplification triggered by a protein highly expressed on the membrane of target cells. A nucleic acid aptamer with arbitrary tag sequence was used as an initiator of the amplification reaction. A single stranded DNA which can work as a trigger for DNA circuit of signal amplification reaction was successfully released from a duplex by the strand exchange with the tag tethered with aptamer bound on the target cell surface. Specific initiation of DNA circuit by the trigger was confirmed in vitro. Then, we tried to detect the target cell by the initiation of DNA circuit using the trigger specifically released by the tag on the target cell. However, signal amplification was not efficient. The optimization of condition of DNA circuit should be needed for obtaining enough signal to detect target cells.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

現在までのところ、DNAサーキットによるシグナル増幅は不十分ではあるが、条件を最適化できた際には、標的細胞を現行法のように顕微鏡で直接検出する必要なく、標的細胞を含む溶液の発光にて検出することが可能となる。標的細胞に任意のタグを提示し、鎖交換反応を自在に起こすことができたため、これに伴って放出された任意の配列の核酸を開始剤とする様々な核酸の自発的連鎖反応を誘起可能であることがわかった。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results) Presentation (23 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Generalized Preparation of Two-Dimensional Quasi-nanosheets via Self-assembly of Nanoparticles2019

    • Author(s)
      Ren Cai, Dan Yang, Keng-Te Lin, Yifan Lyu, Bowen Zhu, Zhen He, Lili Zhang, Yusuke Kitamura, Liping Qiu, Xigao Chen, Yuliang Zhao, Zhuo Chen and Weihong Tan
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 141 Issue: 4 Pages: 1725-1734

    • DOI

      10.1021/jacs.8b12415

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Electrochemical Sensing of Neurotoxic Agents Based on Their Electron Transfer Promotion Effect on an Au Electrode2017

    • Author(s)
      Hiroshi Shimada, Shiori Noguchi, Masahiro Yamamoto, Katsuhiko Nishiyama, Yusuke Kitamura, and Toshihiro Ihara
    • Journal Title

      Analytical Chemistry

      Volume: 89 Issue: 11 Pages: 5742-5747

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.6b04229

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      永井 康樹、錦戸遼輔、北村 裕介、井原 敏博
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  • [Presentation] 鋳型特異的にルテニウム-白金二核錯体を放出する核酸プローブの合成2018

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      大塚 幸貴広、松尾 朋弥、北村 裕介、井原 敏博
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  • [Presentation] アントラセン光二量化反応を用いたH-DNAの安定化に関する基礎研究2018

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      有山 聡、成合 裕哉、北村 裕介、井原 敏博
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  • [Presentation] DNAを鋳型とするルテニウムー白金混合錯体の形成脱離と質量分析による核酸検出への応用2018

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      北村裕介、川口隼矢、船木遼、井原敏博
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  • [Presentation] 発光性希土類金属錯体形成を利用したシグナル増幅型核酸センサーの開発2018

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      北村 裕介、東 幸奈、野崎 晃広、勝田 陽介、井原 敏博
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      第11回バイオ関連化学シンポジウム
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Capture of cancer cells on a gold substrate modified with DNA aptamer2018

    • Author(s)
      Yusuke Kitamura, Ayase Tashima, Miho Nakamura, Yuta Nakashima, Keiichiro Yasuda, Masaaki Iwatsuki, Yousuke Katsuda, Hideo Baba, Yoshitaka Nakanishi, Toshihiro Ihara
    • Organizer
      The 44th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
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  • [Presentation] Nucleic Acid Electrochemical Sensor Amplified with DNA Circuit2018

    • Author(s)
      Ryo Kuramoto, Yusuke Kitamura, Yousuke Katsuda, Toshihiro Ihara
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      2nd International Symposium on Biofunctional Chemistry (ISBC2017)
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  • [Presentation] DNAアプタマーを利用したがん細胞の捕捉に関する基礎的研究2016

    • Author(s)
      北村裕介、佐々木昇司、宮端孝明、立花暉子、安田敬一郎、中島雄太、岩槻政晃、馬場秀夫、中西義孝、井原敏博
    • Organizer
      第10回バイオ関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      石川県金沢市石川県立音楽堂
    • Year and Date
      2016-09-08
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  • [Presentation] DNAサーキットによるシグナル増幅を利用したがん細胞の検出2016

    • Author(s)
      宮端孝明、北村裕介、立花暉子、佐々木昇司、近浦裕斗、安田敬一郎、中竹拳志、中島雄太、岩槻政晃、馬場秀夫、中西義孝、井原敏博
    • Organizer
      第53回化学関連支部合同九州大会
    • Place of Presentation
      北九州国際会議場
    • Year and Date
      2016-07-02
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  • [Presentation] DNAアプタマーを用いた癌細胞の捕捉に関する基礎的研究2016

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      立花暉子、北村裕介、宮端孝明、佐々木昇司、近浦裕斗、安田敬一郎、中竹拳志、中島雄太、岩槻政晃、馬場秀夫、中西義孝、井原敏博
    • Organizer
      第53回化学関連支部合同九州大会
    • Place of Presentation
      北九州国際会議場
    • Year and Date
      2016-07-02
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  • [Presentation] Cooperative formation of metal complexes on nucleic acids2016

    • Author(s)
      Yusuke Kitamura, Yukina Azuma, Shikinari Yamamoto, and Toshihiro Ihara
    • Organizer
      ISBBN7
    • Place of Presentation
      Changsha, Hunan, China
    • Year and Date
      2016-05-27
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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