マイクロチップ化キャピラリー電気泳動によるがんの高性能遺伝子診断システムの開発

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10153244
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 馬場 嘉信 徳島大学, 薬学部, 教授 (30183916)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 林 健志 九州大学, 遺伝情報実験施設, 教授 (00019671)
• Keywords: キャピラリー電気泳動 / マイクロチップ / SSCP / PCR / がん / 遺伝子診断

Research Abstract

マイクロチップ化したキャピラリー電気泳動によるがんの超高性能遺伝子診断システムの開発を目的として研究を進め、以下の点について明らかにした。
1. マイクロチャンネルを泳動するDNAを高感度検出するためのレーザー蛍光検出装置を開発し、DNAの単一分子検出に成功した。さらに、この装置により、泳動中のDNAダイナミクスを詳細に検討し、DNAの高速解析のための条件を確立した。
2. シンクロトロン放射光を利用したLIGAプロセスにより、nLオーダーのPCRを可能にするマイクロチャンバーを形成し、マイクロチャンバーで増幅されたDNAを高速に解析するために、わずか1mmの幅に20本のマイクロチャンネルアレイを形成した。この新たなマイクロチップにより、多数の遺伝子を同時に検出することが可能になった。
3. さらに、F-SSCPとマイクロチップ化キャピラリー電気泳動システムを有機的に結合したシステムを開発するために、種々の1本鎖DNAを解析し、その最適条件を検討した。これらの検討を基礎に、超高速・高精度なDNA解析システムの開発に成功した。
これらの成果は、がんの遺伝子診断を高速化・高精度化する上で重要な貢献をなすものである。以上の研究成果を基礎に、研究の次の段階においては、多数のがん遺伝子・がん抑制遺伝子を同時に解析できる1000本のマイクロチャンネルアレイシステムを開発することにより、1000種の遺伝子サンプルをわずか30秒程度で同時に測定可能なシステムの開発に着手する。さらに、従来、誰も開発に成功していない、小型レーザーおよびチップ型検出装置を開発し、手のひらサイズの携帯型超高性能遺伝子診断システムの開発に着手する予定である。

Research Products

• [Publications] M.Ueda: "Electrophoresis of Long DNA Molecules in Linear Polyacrylamide Solution" Biophys.Chem.71. 111-122 (1998)
• [Publications] H.Inoue: "Enhanced Separation of DNA Sequencing Products by Capillary Electrophoresis Using Stepwise Gradient of Electric Field Strength" J.Chromatogr.A. 802. 179-184 (1998)
• [Publications] Y.Baba: "Base-Specific Separation of Oligodexynucleotides by Capillary Affinity Gel Electrophoresis" Electrophoresis. 19・3. 433-436 (1998)
• [Publications] A.Nishimura: "Analysis of Variable Number of Tandem Repeat Size of Heart Disease Causing Gene by Capillary Electrophoresis with Laser-Induces Fluorescence Detector" Chem.Pharm.Bull.46・2. 294-297 (1998)
• [Publications] Y.Kiba: "Electrophoretic Behavior and Conformational Dynamics of Triplet Repeat DNA" Nucleic Acids Res.Symp.Ser.39. 129-130 (1998)
• [Publications] A.Nishimura: "Analysis of Variable Number of Tandem Repeats of Human Genome DIS80 Locus Using Capillary Electrophoresis with Laser-Induces Fluorescence Detector" Chem.Pharm.Bull.46・10. 1639-1642 (1998)
• [Publications] Y.Baba: "Novel Microfabricated Capillary Array Electrophoresis Chip Fabricated By Synchrotron Radiation And Direct Observation Of Dynamics Of Dna Molecules Migrating In Microchannels" MESA. 331-334 (1998)
• [Publications] Y.Baba: "Microfabeicated Tehcnology for Human Gnome Anlaysis and Proteome Analysis" ITAS. 165-168 (1998)
• [Publications] 馬場嘉信: "キャピラリー電気泳動のマイクロチップ化" CEアドバンス. 2・2. 10-16 (1998)
• [Publications] 上田正則: "電気泳動中のDNAのイメージング" バイオイメージング. 7・2. 31-37 (1998)
• [Publications] 喜羽百合子: "キャピラリー電気泳動を利用したトリプレットリピートDNAの泳動挙動解析に基づく特異な高次構造形成の推定" 生物物理. 38・6. 253-255 (1998)
• [Publications] 喜羽百合子: "キャピラリー電気泳動によるトリプレットリピートDNAの高次構造解析" 分析化学. 48・2. 193-203 (1999)
• [Publications] C.Sumita: "Simultaneous Analysis of PCR Products by Capillary Electrophoresis with a Laser-Induced Fluorescence Detector Using Stepwise Electric Field Strength" Chem.Pharm.Bull.47・1. 111-113 (1999)
• [Publications] Y.Baba: "Genome Micro-Factory" IWMF. (発表予定). (1999)
• [Publications] Y.Baba: "Simultaneous Genotyping of Cholesteryl-Ester Transfer Protein Gene by Duplex Polymerase Chain Reaction-Restriction Fragment Length Polymorphism Analysis Using Capillary Electrophoresis" J.Chromatogr.B.(発表予定). (1999)
• [Publications] M.Ueda: "Development of Microfabricated Capillary Array Electrophoresis Chip and Direct Observation of Dynamics of DNA Molecules Migrating in Microchannels" The Transactions of The Institute of Electrical Engineers of Japan. (発表予定). (1999)
• [Publications] Y.Baba: "Capillary Affinity Gel Electrophoresis:New Tool for Specific Recognition of DNA Sequence and the Mutation Detection of DNA" J.Biochem.Biophys.Methods. (発表予定). (1999)
• [Publications] Y.Baba: "Microchip Technology for DNA Analysis" J.Biochem.Biophys.Methods. (発表予定). (1999)
• [Publications] Y.Baba: "Genomic and Proteomic Drug Discovery" Eur.J.Pharm.Sci.(発表予定). (1999)
• [Publications] 馬場嘉信: "CE及びMSとマイクロチップテクノロジーの融合によるゲノム・プロテオーム解析の高性能化" Jpn.J.Electrophoresis. (発表予定). (1999)
• [Publications] 喜羽百合子: "キャピラリー電気泳動によるDNA解析" Chromatography. (発表予定). (1999)
• [Publications] 馬場嘉信: "半導体集積化技術のバイオテクノロジーへの応用:マイクロチップ・ナノチップテクノロジーによるDNAの超高速解析" STEPねっとわーく. (発表予定). (1999)
• [Publications] H.Nishizaka: "Molecular Bases for Inherited Human Comlplement C6 Deficience in Two Unrelated Individuals" J.Immunol.(発表予定). (1999)
• [Publications] 馬場嘉信: "「最新電気泳動実験法」" 医歯薬出版, 470 (1999)
• [Publications] 井上晴夫: "「基礎化学コース 分析化学III」第2章" 丸善(発表予定),
• [Publications] 木村彰: "「医療におけるバイオテクノロジー」第2章3節" 医薬ジャーナル(発表予定),
• [Publications] K.Mitchelson: "Capillary Electrophorersis of Nucleic Acids" Humana Press(発表予定),
• [Publications] M.H.Heller: "Integrated Microfabricated Device Technologies : Advances in Genomic,Drug Discovery,and Clinical Diagnostic Applications" Marcel Dekker Publisher(発表予定),