Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
本研究では、人工細胞膜を先端に形成したプローブ状の電気化学センサを開発することで、分子サイバネシステムの検査システムの構築を目指す。現状のDNAを用いた分子サイバネシステムでは、標識化したDNA分子を蛍光観察することで動作を確認する必要があり、DNAのコストや蛍光顕微鏡下での実験が必要であること、蛍光の減衰等が、本分子サイバネシステムの応用展開におけるボトルネックとなることは明らかである。そこで本申請研究では、従来の電子回路と同様に、検査を実施する回路素子(巨大リポソーム)に検査プローブを直接接触させ素子の機能を評価可能な「分子サイバネシステムのプローブ型評価システム」の開発を目指す。
本研究では、分子回路の診断プローブの開発を目指し、電気化学DNAセンサの機能を有するマイクロ電極上に人工細胞膜を形成した新たなDNA検出プローブの開発を目指している。本プローブでは、人工細胞膜に再構築した生体ナノポアや分子トランスデューサーを介して、分子回路内に存在するDNA分子を取込み、電気化学DNAセンサで取り込んだ分子を評価する。本診断プローブの開発には、マイクロ電極の設計指針の確立、プローブの作製方法・操作手法の確立、そして、分子検出性能の評価が必要である。本年度は、昨年度考案したハイドロゲル修飾マイクロ電極を用いた標的DNAの取込性能評価および電気化学DNAセンサによる標的DNAの検出実験を実施した。1. 標的DNAの取込性能評価：微小電極上にHanging Drop法を応用し微小ハイドロゲルを修飾し、本電極を脂質溶液と水溶液が層となった浴溶液に挿入することで脂質二分子膜を形成した。さらに、浴溶液に標的DNAおよびポア形成膜タンパク質を加えイオン電流計測を実施し取込性能を評価した。その結果、従来のナノポアセンシングと同等の分子通過頻度を確認し、本システムを用いた分子の取込が可能であることが確認された。2. 電気化学DNAセンサによる標的DNAの検出：微小電極上に標的分子と結合し二次構造を形成するプローブDNAを修飾し、標的DNAの検出実験を実施した。その結果、標的分子濃度に応じた電流値の変化を確認し、本センサによる標的DNAの検出が可能であることが確認された。以上のように、本年度はDNAの取込性能および検出性能を評価し、その結果、本システムを用いた分子回路の診断プローブ開発の可能性が示唆された。
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2023 2022 2021
All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results, Open Access: 1 results) Presentation (34 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results, Invited: 3 results)
Biophysics and Physicobiology
Volume: 20 Issue: 1 Pages: n/a
10.2142/biophysico.bppb-v20.0010
ACS Nano
Volume: -
ACS Applied Nano Materials
Volume: 5 Issue: 10 Pages: 15808-15816
10.1021/acsanm.2c03947
The Analyst
Volume: 147 Issue: 6 Pages: 1191-1198
10.1039/d2an00014h
