Development of a nucleic acid-based molecular probe for the analysis of the intracellular response without genetic recombination

• Project/Area Number: 18H01799
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 27040:Biofunction and bioprocess engineering-related
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: Funabashi Hisakage 広島大学, 統合生命科学研究科(先), 准教授 (60552429)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000); Fiscal Year 2020: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2019: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2018: ¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000)
• Keywords: DNAナノピンセット構造体 / イメージング検出 / 分割アプタマー / 蛍光共鳴エネルギー移動 / 進化分子工学 / バイオセンシング分子 / ライブセルイメージング

Outline of Final Research Achievements

In this research, we have tried to develop a universal method to analyze molecular responses inside living cells without genetic recombination techniques.
Although a molecular evolutional method to create a new DNA-NT for a desired target was designed, it has been revealed that DNA-NTs were selected from random pools with an unknown pressure rather than the selection pressure we set in the current condition.
It was suggested that the modification of DNA-NTs with magnetic beads allowed us to introduce DNA-NTs inside living cells. Also, it has been proved that the　utilization of magnetic beads with different sizes enabled the imaging detection of multi-targets.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

遺伝子組換えを用いない細胞内情報解析手法は、疾病診断や、再生医療に用いる細胞の品質評価など様々な応用が期待される。現段階では、任意の標的を検出するとシグナルを発するDNA-NTを自在に作製するまでには至っていないが、進化分子工学的手法によって任意のDNA-NTを作製するための条件を着実に絞りつつある。また、磁性ビーズ修飾DNA-NTを利用すると、標的の細胞内へDNA-NTを導入できる可能性を示した。さらに、サイズの異なる磁性ビーズを活用すると、シンプルなデバイスで複数の標的を同時に観察・検出可能であることを見出した。ポータブルデバイスを活用した、その場検出法などへの応用が期待される。