2016 Fiscal Year Annual Research Report
Very rapid DNA Amplification system using vibration method
Project/Area Number |
15K12525
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Research Institution | Kanagawa University |
Principal Investigator |
山口 栄雄 神奈川大学, 工学部, 教授 (20343634)
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Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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Keywords | DNA / 振動 / PCR / ペルチェ |
Outline of Annual Research Achievements |
感染症ウイルスや細菌検査などは、疾病原因の早期発見、早期治療に繋がり、罹患者の生命が守られ、感染の拡大を抑えることが可能となる。そのために、正確で早いDNA分析が望まれるが、現状では、高精度でかつ短時間(1時間以内)で増幅可能なDNA増幅法は実現されていない。ウイルスや細菌の同定には、通常、PCR(ポリメラーゼ連鎖反応)法により大量にDNAを増幅させる。しかし、現状のPCR法では高速で高精度な増幅は実現しておらず、誤診断や長時間検査の要因となっている。PCR法では3種の温度間で熱サイクルを実施するが、申請者らはこれまで、この熱サイクルを正確かつ高速に実施可能な熱応答性の極めて高いペルチェ素子と駆動電源を提案・開発し、市販PCR装置に比べ特異性の高いDNA増幅に成功した。しかしながら、熱サイクルを使う限り、i)温度昇降に時間を要し、ii)高温熱変性によるDNAや酵素へのダメージと酵素の失活が避けられず、結局、大幅な時間短縮は原理的に難しいと判断するに至った。検体を37℃近傍の低温に維持し、DNA溶液自体を振動させることでPCRを行う技術を開発した。上記の着想を踏まえ、37℃での振動PCR法によるDNA増幅を実証した。原理的に、通常のPCRと同様に25サイクルを行う場合、1検体当たり12.5秒によりターゲット部のDNAの増幅が完了することが理論上可能であり、従来速度に対し、1/1000に時間短縮できることを意味する。また、レーザードップラー振動計(LDV)により振動子の振幅の周波数依存性を明らかにし、振幅、周波数、時間を変化させたときの振動変性を理論式と照らし合わせ、明らかにした。
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Research Products
(2 results)