• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

アロステリック電気化学アプタザイムに基づく高感度遺伝子センサ

Publicly Offered Research

Project AreaMolecular Soft-Interface Science
Project/Area Number 23106724
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

青木 寛  独立行政法人産業技術総合研究所, 環境管理技術研究部門, 主任研究員 (00392580)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2013-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2012: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2011: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywords遺伝子 / 核酸 / バイオセンサ / DNAチップ / 電気化学 / 遺伝子プローブ / ペプチド核酸 / 環境診断技術
Outline of Annual Research Achievements

我々は、遺伝子認識イベントを検知するスイッチ機能を備えた高機能ソフトマテリアルとして、新規シグナルオン型の遺伝子検出プローブを考案し、分析対象の標識化が不要な電気化学遺伝子センサの開発を行ってきた。本課題では、センサの高感度化のため、活性中心となる金属錯化合物とこれに対するアプタマーとで人工的に酵素を構成する(アプタザイム)ことを試みた。
鉄ポルフィリンの一種であるヘミンを認識するアプタマー部位を電気化学活性部位として、かつイミダゾール基を阻害因子として、それぞれ両端に取り付けた新規遺伝子プローブを考案した。遺伝子プローブの合成に先立ち、ヘミンアプタマーとヘミンにより構成された部位の、電気化学活性なアプタザイムとしての可能性を検討した。
分光学的および電気化学的な検討により、ヘミン添加後の404 nm の吸光度上昇から、ヘミンはヘミンアプタマーのグアニン(G)四重鎖構造内部に取り込まれることが分かった。更に、ヘミン内包G四重鎖への電子供与材料と過酸化水素との添加後に418 nmの吸光度が上昇したことから、本四重鎖はこれらの間での酸化還元反応を仲介するいわば酵素として働くことが分かった。一方、イミダゾール基を有する物質であるヒスタミンを添加した際、本四重鎖の酵素活性能が阻害された。本結果から、本四重鎖は電気化学的なアプタザイムとしての可能性を示すことができた。
また、1つのデバイス上に遺伝子センサをマルチ化して配置することで、網羅的診断が可能かどうかの検討も行った。複数の遺伝子配列を有する遺伝子センサアレイチップを作製し、プローブ/ターゲット間のハイブリッド形成前後におけるセンサ応答の変化を元に、複数の核酸塩基配列の相補・非相補を完全に判別可能であることが分かった。本結果は、診断対象として重要性が急速に高まっているmRNAやmiRNAに対して、本法が適用可能であることを示している。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (28 results)

All 2013 2012 2011

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (20 results) (of which Invited: 6 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Label-free Potentiometry for Detecting DNA Hybridization using Peptide Nucleic Acid and DNA Probes2013

    • Author(s)
      Tatsuro Goda, Ankit Balram Singi, Yasuhiro Maeda, Akira Matsumoto, Masaki Torimura, Hiroshi Aoki, Yuji Miyahara
    • Journal Title

      Sensors

      Volume: 13 Issue: 2 Pages: 2267-2278

    • DOI

      10.3390/s130202267

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of Aqueous Environment on Monolayer of Tetrairon(III) Single Molecule Magnet2012

    • Author(s)
      S. Kanata, T. Nishino, H. Aoki
    • Journal Title

      J. Electrochem. Soc.

      Volume: 159 Issue: 10 Pages: H772-H776

    • DOI

      10.1149/2.010210jes

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 新規遺伝子検出法の開発と迅速環境診断技術への展開2012

    • Author(s)
      青木 寛
    • Journal Title

      分析化学

      Volume: 61-9 Pages: 763-776

    • NAID

      10030877255

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 望みのタンパク質を捕捉・輸送・放出するマイクロマシン2012

    • Author(s)
      青木 寛
    • Journal Title

      ぶんせき

      Volume: 7 Pages: 404-404

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 新規遺伝子検出法の開発と迅速環境診断技術への展開2012

    • Author(s)
      青木寛
    • Journal Title

      分析化学

      Volume: (掲載確定)

    • NAID

      10030877255

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 電気化学的遺伝子検出法の開発と迅速診断技術への展開2012

    • Author(s)
      青木寛
    • Journal Title

      分析化学

      Volume: (掲載確定)

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 望みのタンパク質を捕捉・輸送・放出するマイクロマシン2012

    • Author(s)
      青木寛
    • Journal Title

      ぶんせき

      Volume: (掲載確定)

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 疾病・環境診断に向けたマルチ核酸検出センサ2013

    • Author(s)
      青木 寛
    • Organizer
      産総研センサ見本市
    • Place of Presentation
      つくば
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] アロステリック電気化学アプタザイムに基づく高感度遺伝子検出センサ2013

    • Author(s)
      青木 寛
    • Organizer
      科研費・新学術領域 第9回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Simultaneous Label-free Gene Detection on Integrated Gene Sensor Array Chips2012

    • Author(s)
      H. Aoki
    • Organizer
      International Workshop on Soft Interface Sciences for Young Scientists 2012 (SISYS2012)
    • Place of Presentation
      つくば
    • Year and Date
      2012-11-21
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] アロステリック電気化学アプタザイムに基づく高感度遺伝子検出センサ2012

    • Author(s)
      青木 寛
    • Organizer
      科研費・新学術領域 第8回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      米沢
    • Year and Date
      2012-07-26
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] アロステリック電気化学アプタザイムに基づく高感度遺伝子検出センサ2012

    • Author(s)
      青木寛
    • Organizer
      科研費・新学術領域第8回領域会議
    • Place of Presentation
      東京都、東京大学
    • Year and Date
      2012-01-27
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 簡便・迅速を目指したラベル化不要の高感度遺伝子センサ2012

    • Author(s)
      青木 寛
    • Organizer
      第3回ソフトインターフェースの分子科学ワークショップ
    • Place of Presentation
      東京
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Integrated Gene Sensor Array Chips: Fabrication and Application to Simultaneous Label-Free Gene Detection2012

    • Author(s)
      H. Aoki
    • Organizer
      63rd Annual Meeting of International Society of Electrochemistry
    • Place of Presentation
      プラハ(チェコ)
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Label-free and Reagent-free DNA Detection for Feasible and Rapid Diagnosis2012

    • Author(s)
      H. Aoki
    • Organizer
      Summer Seminar for Bioelectroanalysis in Polish Academy of Sciences
    • Place of Presentation
      オルシュティン(ポーランド)
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 迅速診断を目指した遺伝子センシング技術の開発2012

    • Author(s)
      青木 寛
    • Organizer
      平成24年度産総研環境・エネルギーシンポジウムシリーズ1
    • Place of Presentation
      東京
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 微量高集積アレイスポッタ~環境・バイオ分析のハイスループット化~2012

    • Author(s)
      青木 寛
    • Organizer
      平成24年度産総研環境・エネルギーシンポジウムシリーズ1
    • Place of Presentation
      東京
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ラベル化不要の電気化学DNAセンサのアレイデバイス化と実試料検出への応用2012

    • Author(s)
      青木 寛
    • Organizer
      日本分析化学会第61年会
    • Place of Presentation
      金沢
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 簡便・迅速な電気化学的核酸検出法~化学物質の生体影響評価に向けて~2012

    • Author(s)
      青木 寛
    • Organizer
      埼玉工業大学応用化学ゼミ
    • Place of Presentation
      深谷
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 超分子化学に基づく電気化学的核酸センシング技術の開発2012

    • Author(s)
      青木 寛
    • Organizer
      超分子化学特論
    • Place of Presentation
      北見
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 遺伝子センシング技術に基づく電気化学DNAチップの開発2011

    • Author(s)
      青木寛
    • Organizer
      埼玉工業大学応用化学ゼミ
    • Place of Presentation
      埼玉県、埼玉工業大学(招待講演)
    • Year and Date
      2011-11-02
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Label-free and "signal-on" DNA detection using ferrocene and cyclodextrin-terminated gene probes2011

    • Author(s)
      Hiroshi AOKI, Masaki TORIMURA, Hiroaki TAO
    • Organizer
      62nd Annual Meeting of International Society of Electrochemistry
    • Place of Presentation
      新潟県、国際会議場
    • Year and Date
      2011-09-14
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 簡便・迅速な遺伝子検出法の開発とそのデバイス化2011

    • Author(s)
      青木寛、藤掛勉、北島明子、鳥村政基
    • Organizer
      日本分析化学会第60回年会
    • Place of Presentation
      愛知県、名古屋大学
    • Year and Date
      2011-09-14
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 遺伝子センシング技術に基づく電気化学DNAチップの開発2011

    • Author(s)
      青木寛
    • Organizer
      2011年北見工業大学化学システム工学科夏季セミナー
    • Place of Presentation
      北海道、北見工業大学(招待講演)
    • Year and Date
      2011-08-29
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Label-free, reagent-free, and "signal-on" DNA detection based on supramolecular electrochemistry2011

    • Author(s)
      Hiroshi AOKI, Masaki TORIMURA, Hiroaki TAO
    • Organizer
      13th International Symposium on Electroanalytical Chemistry
    • Place of Presentation
      中国吉林省長春市、中国科学技術院
    • Year and Date
      2011-08-20
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] アロステリック電気化学アプタザイムに基づく高感度遺伝子検出センサ2011

    • Author(s)
      青木寛
    • Organizer
      科研費・新学術領域第5回シンポジウム
    • Place of Presentation
      福岡県、九州大学
    • Year and Date
      2011-07-28
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Label-free and reagent-free DNA detection based on supramolecular electrochemistry2011

    • Author(s)
      Hiroshi AOKI, Masaki TORIMURA, Hiroaki TAO
    • Organizer
      International Congress on Analytical Sciences 2011
    • Place of Presentation
      京都府、国際会議場
    • Year and Date
      2011-05-26
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Book] 電気化学的遺伝子検出法の開発と迅速環境診断技術への展開2012

    • Author(s)
      青木 寛
    • Total Pages
      500
    • Publisher
      日本分析化学会
    • Related Report
      2012 Annual Research Report

URL: 

Published: 2011-04-06   Modified: 2018-03-28  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi