細胞内遺伝子診断のための蛍光性インテリジェント核酸塩基の開発

• Project/Area Number: 17034059
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 齋藤 烈 (斎藤 烈) 日本大学, 工学部, 教授 (20026082)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥4,200,000 (Direct Cost: ¥4,200,000); Fiscal Year 2006: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000); Fiscal Year 2005: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
• Keywords: DNAチップ / ナノバイオ / 蛍光分子 / ゲノム / 遺伝子診断 / 蛍光性核酸塩基

Research Abstract

蛍光を使って細胞内で遺伝子を検出するためには、検出すべきターゲット遺伝子と対になった時のみ蛍光を発し、ターゲット以外の遺伝子やそれ自身単独では全く蛍光を出さないようなきわめてインテリジェントな蛍光分子を含むDNAプローブの開発が必要となってくる。我々は最近、特定の核酸塩基と対になった時のみ蛍光を発する蛍光核酸塩基BDFをデザインするコンセプトを提唱しそれを実証した。BDFを使えば細胞内での遺伝子検出を蛍光でおこなうことが原理的には可能となり、我々の独創的なコンセプトを生かして、実用に耐えるような細胞内蛍光遺伝子検出法を本特定研究で開発することを目的とする。
BDFデザインの基本原理は、溶媒の極性にきわめて鋭敏な蛍光色素分子をDNA塩基の一部に組み入れ、特定の対塩基とペアになった時にのみ、強い蛍光を発するように分子デザインすることである。BDFを用いることより、細胞内での遺伝子の有無を蛍光で判別したり、細胞内での遺伝子の1塩基変異を解析するための基礎的ならびに応用的研究を行う。そのためには、先ず第一に、細胞内を透過できる550nm(出来れば600nm)以上の蛍光を発し、なおかつ塩基識別能を有するBDFの開発を行った。既に、候補となるBDFをいくつか合成しているので、その性能を調べた後、実際の細胞系でターゲットとなる遺伝子の検出と1塩基多形(SNP)のタイピングを行った。その際、時間分割蛍光測定あるいは共焦点蛍光顕微鏡による測定なども検討する。どのような波長でどれくらいの寿命の蛍光分子が細胞内で最適かを検討した。これまで、アクリドン、プロダン、アントラセンなどを含む長波長で蛍光を発するBDF分子の開発に成功した。

Research Products

• [Journal Article] Acridone-labeled Base-discriminating Fluorescence Nuceloside (2006)
  • Author(s): Y.Saito, K.Hanawa, N.Kawasaki, S.S.Bag, I.Saito
  • Journal Title: Chemistry Letters 35 Pages: 1182-1183
• [Journal Article] Intelligent Fluorescent Nucleoside in Sensing Cytosine Base (2006)
  • Author(s): S.S.Bag, Y.Saito, K.Hanawa, S.Kodate, I.Suzuka, I.Saito
  • Journal Title: Bioorganic Med. Chem. Lett. 16 Pages: 6338-6342
• [Journal Article] DNA Hole Transport on an Electrode : Application to Effective photoelectrochemical SNP Typing. (2006)
  • Author(s): A.Okamoto, T.Kamei, I.Saito
  • Journal Title: J.Am.Chem.Soc 128 Pages: 658-662
• [Journal Article] Monitoring DNA Structures by Dual Fluorescence of Pyrene Derivatives. (2005)
  • Author(s): A.Okamoto, K.Tainaka, K.Nishiza, I.Saito
  • Journal Title: J.Am.Chem.Soc. 127 Pages: 13128-13129
• [Journal Article] Stable, Specific, and Reversible Base pairing via Schiff Base. (2005)
  • Author(s): C.Dohno, A.Okamoto, I.Saito
  • Journal Title: J.Am.Chem.Soc. 127 Pages: 16681-16684