2018 Fiscal Year Annual Research Report
Precise enzyme immobilization in the nanopores for single-molecule DNA amplification
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16K05861
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
松浦 俊一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (80443224)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
馬場 知哉 国立遺伝学研究所, 先端ゲノミクス推進センター, 特任准教授 (00338196)
池田 拓史 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (60371019)
山本 勝俊 北九州市立大学, 国際環境工学部, 教授 (60343042)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | DNAポリメラーゼ / メソポーラスシリカ / 固定化酵素 / DNA増幅 / 1分子PCR / ナノ空間 / 反応制御 / 多孔質材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
遺伝子の精密診断では、極微量DNAの増幅法の開発が求められるが、従来法では標的DNAの選択的増幅が非特異的バックグラウンド増幅により阻害される点に課題があった。本研究では、この課題解決に向け、各種ナノ空間材料へのDNA増幅酵素の固定化による反応制御技術の開発を行った。
これまでに、DNA増幅反応におけるナノ空間材料のハンドリング性の向上を図るために、高親水性の有機高分子をバインダーとしたメソポーラスシリカ粉末を含んだ多孔質成形体（ペレット状、中空糸状、フィルム状）の開発を行い、メソポーラスシリカ本来の細孔構造を維持した状態で成形体化することに成功した。当年度は、メソポーラスシリカ粉末（MCM型、FSM型、SBA型、細孔径：2.5～4.5 nm）を含んだ３種類のペレット状成形体およびMCM型メソポーラスシリカ粉末（細孔径：2.5 nm）を含んだ中空糸状成形体を等温DNA増幅反応用の鎖置換型DNAポリメラーゼ（Bst DNAポリメラーゼ）を用いたDNA増幅（LAMP法）に適用した。その結果、メソポーラスシリカ粉末を含んでいない成形体では陰性コントロールと同等の反応が示されたが、メソポーラスシリカ粉末を含んだ成形体では陽性反応が認められ、特にSBA型メソポーラスシリカのペレット状成形体やMCM型メソポーラスシリカの中空糸状成形体の場合により高い反応性が示された。
以上の結果より、LAMP法においてはバックグラウンドDNA増幅の影響が大きいものの、成形体におけるメソポーラスシリカの規則性細孔がDNAポリメラーゼの安定な固定化場および高効率のDNA増幅反応場となり得る可能性が示唆された。
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