2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a microRNA measurement system based on a multiplexed fluorescence readout technique
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16K16408
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
西村 隆宏 大阪大学, 工学研究科, 助教 (10722829)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 蛍光計測 / 分子情報処理 / バイオマーカー / DNAナノエンジニアリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，マイクロRNA（miRNA）バイオマーカーのその場検査を実現するために，簡易な操作で超多重miRNA測定を可能にする分子情報の光伝送技術の確立する．miRNA情報の効率的な伝送のための蛍光符号化を提案し，DNAの自己組織過程を利用して実証する．試薬の混合と簡易な蛍光計測により，トレーニングフリーで利用可能な，miRNAの検出・定量技術の実証を目的とする．
最終年度は，蛍光信号への符号化プロセスにおける安定性を評価として，数値シミュレーションによるエラー耐性の評価を行った．また，蛍光信号の符号化を応用した超解像蛍光イメージングを提案した，数値シミュレーションと原理確認実験より，蛍光波長による符号化の有効性を確認した．
研究期間全体として，蛍光増幅の時間発展と蛍光波長の組み合わせを利用した蛍光符号化と一括多重に取得した蛍光信号のベイズモデル選択に基づく復号化手法の原理実証と数値シミュレーションにより実証した．複数分子を同時多重に検出するために，特定の蛍光信号を生成するように配列設計された蛍光符号化DNAを設計した．蛍光符号化DNAによる蛍光信号生成プロセスを，蛍光取得時の読出しノイズ，蛍光符号化の規則，符号化過程の反応速度パラメータによりモデル化した．これにより，多重化して得られた蛍光信号から含まれるDNAが推定できることを示した．実証実験では，三種類の蛍光プローブにより10種以上の同時検出が可能であることを示した．また、蛍光信号への符号化プロセスにおけるエラー耐性を評価し，拡張に向けた設計指針を得た．
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