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2020 Fiscal Year Annual Research Report

Design of robust and error-free signal-amplification circuit with orthogonal artificial nucleic acids

Research Project

Project/Area Number 18H03933
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

浅沼 浩之  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20282577)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords人工核酸 / マイクロRNA / 増幅回路 / DNA / 直交性 / インターフェース
Outline of Annual Research Achievements

2018年度にD-aTNAで構成されるHCR増幅回路を設計し、2019年度はRNA入力でD-aTNAを出力するSNAインターフェース回路を設計した。最終年度である2020年度はこれらを接続し、本提案研究の最終目標であるRNA入力でD-aTNA増幅回路の起動を行った。
まずmiR21を標的としたHCR型の増幅回路を2018年度の成果に基づいてD-aTNAで設計し、miR21入力でD-aTNAを出力するインターフェース回路を2019年度の成果に基づき設計した。この二つの回路を接続し、まずはmiR21非存在下でもリークによる増幅が起きないか調べたところ、リークに基づく蛍光増大はほとんど認められなかった。そこでこのシステムにmiR21を添加したところ、設計通りmiR21の添加でD-aTNA増幅回路が起動して蛍光増幅が観察された。2019年度は、本提案研究の概念を一般化する目的で、RNA入力で天然のD-DNAのエナンチオマーであるL-DNAを出力するインターフェースSNAも設計した。そこでL-DNAでもD-aTNAと同様のHCR増幅回路を設計してSNAインターフェースと接続したところ、D-aTNA回路よりリークによる強い蛍光増大が観察されたものの、miR21添加による蛍光増幅が確認できた。
以上の様に、SNAをインターフェースに用いることで、D-RNA入力→(SNAインターフェース)→D-aTNA(あるいはL-DNA)出力→D-aTNA(あるいはL-DNA)増幅回路起動 というカスケードでシグナル増幅可能なことが明らかとなり、本研究の最終目的を達成することができた。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (46 results)

All 2021 2020

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 4 results) Presentation (36 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 3 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] A helical amplification system composed of artificial nucleic acids2021

    • Author(s)
      Kashida Hiromu、Nishikawa Keiji、Shi Wenjing、Miyagawa Toshiki、Yamashita Hayato、Abe Masayuki、Asanuma Hiroyuki
    • Journal Title

      Chemical Science

      Volume: 12 Pages: 1656~1660

    • DOI

      10.1039/d0sc05245k

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nonenzymatic polymerase-like template-directed synthesis of acyclic l-threoninol nucleic acid2021

    • Author(s)
      Murayama Keiji、Okita Hikari、Kuriki Takumi、Asanuma Hiroyuki
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 12 Pages: 804

    • DOI

      10.1038/s41467-021-21128-0

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Development and Modification of Pre-miRNAs with a FRET Dye Pair for the Intracellular Visualization of Processing Intermediates That Are Generated in Cells2021

    • Author(s)
      Kamiya Yukiko、Kamimoto Hiroshi、Zhu Hongyu、Asanuma Hiroyuki
    • Journal Title

      Sensors

      Volume: 21 Pages: 1785~1785

    • DOI

      10.3390/s21051785

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Light-Regulated Liquid?Liquid Phase Separation for Spatiotemporal Protein Recruitment and Cell Aggregation2021

    • Author(s)
      Ikeuchi Nao、Komachi Takuya、Murayama Keiji、Asanuma Hiroyuki、Maruyama Atsushi、Shimada Naohiko
    • Journal Title

      ACS Applied Materials & Interfaces

      Volume: 13 Pages: 5652~5659

    • DOI

      10.1021/acsami.0c22314

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Preparation of Artificial Hexaplex Composed of Non‐Natural Nucleic Acid2021

    • Author(s)
      Makino Koki、Hattori Yuhei、Kashida Hiromu、Asanuma Hiroyuki
    • Journal Title

      Current Protocols

      Volume: 1 Pages: e106

    • DOI

      10.1002/cpz1.106

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Investigation of Strand-Selective Interaction of SNA-Modified siRNA with AGO2-MID2020

    • Author(s)
      Kamiya Yukiko、Takeyama Yuuki、Mizuno Tomonari、Satoh Fuminori、Asanuma Hiroyuki
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 21 Pages: 5218~5218

    • DOI

      10.3390/ijms21155218

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Intrastrand backbone-nucleobase interactions stabilize unwound right-handed helical structures of heteroduplexes of L-aTNA/RNA and SNA/RNA2020

    • Author(s)
      Kamiya Yukiko、Satoh Tadashi、Kodama Atsuji、Suzuki Tatsuya、Murayama Keiji、Kashida Hiromu、Uchiyama Susumu、Kato Koichi、Asanuma Hiroyuki
    • Journal Title

      Communications Chemistry

      Volume: 3 Pages: 156

    • DOI

      10.1038/s42004-020-00400-2

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Quantitative Analyses of F?rster Resonance Energy Transfer between Identical Pyrene Chromophores (Homo‐FRET) In DNA Scaffolds.2020

    • Author(s)
      Kashida Hiromu、Kawai Hayato、Azuma Hidenori、Araki Yasuyuki、Wada Takehiko、Asanuma Hiroyuki
    • Journal Title

      ChemPhotoChem

      Volume: 5 Pages: 167~172

    • DOI

      10.1002/cptc.202000199

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dual Crosslinking Photo‐Switches for Orthogonal Photo‐Control of Hybridization Between Serinol Nucleic Acid and RNA2020

    • Author(s)
      Yamano Yuuhei、Murayama Keiji、Asanuma Hiroyuki
    • Journal Title

      Chemistry ? A European Journal

      Volume: 27 Pages: 4599~4604

    • DOI

      10.1002/chem.202003528

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 非環状型人工核酸SNAとその類縁体の医療展開2021

    • Author(s)
      浅沼浩之
    • Organizer
      2020年度 東海シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] RNAより前に、XNAの世界は存在したか?2021

    • Author(s)
      浅沼浩之
    • Organizer
      生命の起源および進化学会
    • Invited
  • [Presentation] 人工核酸L-aTNAの配列複製・転写を目指した非酵素的ライゲーションによる鋳型合成法の開発2021

    • Author(s)
      沖田ひかり, 村山恵司, 浅沼浩之
    • Organizer
      日本化学会第101春季年会
  • [Presentation] Janus型塩基導入人工核酸による多重鎖形成能評価2021

    • Author(s)
      有馬 弘, 樫田 啓, 浅沼浩之
    • Organizer
      日本化学会第101春季年会
  • [Presentation] 高輝度CPL発現に適したピレン会合体の探索2021

    • Author(s)
      伊藤有香, 樫田 啓, 角田貴洋, 生越友樹, 浅沼浩之
    • Organizer
      日本化学会第101春季年会
  • [Presentation] 末端アルキンを導入した新規非環状型人工核酸の合成とクリック反応によるポスト修飾2021

    • Author(s)
      横山純也, 村山恵司, 浅沼浩之
    • Organizer
      日本化学会第101春季年会
  • [Presentation] A triplex-forming linear probe for sensitive and sequence-specific detection of duplex DNA2021

    • Author(s)
      Yanglingzhi Chen, Keiji Murayama, Hiroyuki Asanuma
    • Organizer
      日本化学会第101春季年会
  • [Presentation] SNAへのPseudo-complementary塩基対導入によるAnti-miRNA活性の向上2021

    • Author(s)
      佐藤史経, 村山恵司, 神谷由紀子, 浅沼浩之
    • Organizer
      日本化学会第101春季年会
  • [Presentation] Pseudo-complementary塩基対導入によるSNA型Anti-miRNA oligonucleotideの高活性化2021

    • Author(s)
      佐藤史経, 村山恵司, 神谷由紀子, 浅沼浩之
    • Organizer
      日本薬学会 第141年会
  • [Presentation] 主鎖骨格に末端アルキンを導入した新規非環状型人工核酸の合成とクリック反応による機能化2020

    • Author(s)
      横山純也, 村山恵司, 浅沼浩之
    • Organizer
      第69回高分子学会年次大会
  • [Presentation] 人工核酸を利用したキラル増幅系の開発2020

    • Author(s)
      樫田 啓, 西川慧史, 林 一陽, 角田貴洋, 生越友樹, 浅沼浩之
    • Organizer
      第69回高分子学会年次大会
  • [Presentation] RNAを認識する非環状型人工核酸の結晶構造解析2020

    • Author(s)
      神谷由紀子, 佐藤匡史, 兒玉篤治, 鈴木達哉, 内山 進, 加藤晃一, 浅沼浩之
    • Organizer
      第30回バイオ・高分子シンポジウム
  • [Presentation] 新規光架橋型修飾アデニン導入による複数の波長を用いた人工核酸SNAの光制御2020

    • Author(s)
      樫田 啓, 服部悠平, 浅沼浩之
    • Organizer
      第30回バイオ・高分子シンポジウム
  • [Presentation] 新規光架橋型修飾アデニン導入による複数の波長を用いた人工核酸SNAの光制御2020

    • Author(s)
      山野雄平, 村山恵司, 浅沼浩之
    • Organizer
      第30回バイオ・高分子シンポジウム
  • [Presentation] RNA認識能を向上させるPseudo-complementary SNAの開発2020

    • Author(s)
      佐藤史経, 村山恵司, 神谷由紀子, 浅沼浩之
    • Organizer
      第30回バイオ・高分子シンポジウム
  • [Presentation] 主鎖骨格に末端アルキンを導入した新規非環状型人工核酸の合成とクリック反応による蛍光色素の付加2020

    • Author(s)
      横山純也, 村山恵司, 浅沼浩之
    • Organizer
      第30回バイオ・高分子シンポジウム
  • [Presentation] Pseudo complementary塩基対を用いたSNA型アンチセンス核酸の高活性化2020

    • Author(s)
      神谷由紀子, 佐藤史経, 村山恵司, 浅沼浩之
    • Organizer
      第14回バイオ関連化学シンポジウム
  • [Presentation] 人工核酸SNAナノ構造体を利用したキラル増幅2020

    • Author(s)
      樫田 啓, 西川慧史, 角田貴洋, 生越友樹, 浅沼浩之
    • Organizer
      第14回バイオ関連化学シンポジウム
  • [Presentation] テーラーメイド診断を目指したSNA Molecular BeaconによるT790M変異の蛍光検出2020

    • Author(s)
      劉 澤華, 村山恵司, 浅沼浩之
    • Organizer
      第14回バイオ関連化学シンポジウム
  • [Presentation] Development of sensitive triplex-forming linear probe for specific post-PCR detection2020

    • Author(s)
      Chen Yanglingzhi, Murayama Keiji, Asanuma Hiroyuki
    • Organizer
      第14回バイオ関連化学シンポジウム
  • [Presentation] 二つのSNA/RNA 二重鎖の形成を直交的に制御できる光架橋型修飾塩基の開発2020

    • Author(s)
      山野雄平, 村山恵司, 浅沼浩之
    • Organizer
      第14回バイオ関連化学シンポジウム
  • [Presentation] 非酵素的ケミカルライゲーション法を用いたL-aTNAの配列複製・転写法の開発2020

    • Author(s)
      村山恵司, 沖田ひかり, 栗木琢実, 浅沼浩之
    • Organizer
      第14回バイオ関連化学シンポジウム
  • [Presentation] 鎖交換反応を利用した多数の生体分子のラベル化が可能な蛍光バーコードの開発2020

    • Author(s)
      牧野航海, 樫田 啓, 浅沼浩之
    • Organizer
      第14回バイオ関連化学シンポジウム
  • [Presentation] 光クロスリンク法を用いたDicer-Platform/PAZによるdsRNA認識の解析2020

    • Author(s)
      鈴木駿也, 横田徳子, 津田弘貴, 神谷由紀子, 浅沼浩之
    • Organizer
      第14回バイオ関連化学シンポジウム
  • [Presentation] DNA骨格を利用したピレン会合体によるCPL特性の検討2020

    • Author(s)
      伊藤有香, 樫田 啓, 角田貴洋, 生越友樹, 浅沼浩之
    • Organizer
      第14回バイオ関連化学シンポジウム
  • [Presentation] DNA junction に多数の蛍光色素を集積した高効率光捕集アンテナの開発2020

    • Author(s)
      東 秀憲, 樫田 啓, 荒木保幸, 和田健彦, 浅沼浩之
    • Organizer
      第14回バイオ関連化学シンポジウム
  • [Presentation] 主鎖骨格に末端アルキンを導入した新規非環状型人工核酸の合成と蛍光色素導入による機能化2020

    • Author(s)
      横山純也, 村山恵司, 浅沼浩之
    • Organizer
      第14回バイオ関連化学シンポジウム
  • [Presentation] On-off emission control of linear probe involving multiple fluorophores by triplex formation for the highly effective detection of duplex DNA2020

    • Author(s)
      Yanglingzhi Chen, Keiji Murayama, Hiroyuki Asanuma
    • Organizer
      2020年web光化学討論会
  • [Presentation] 複数の波長に応答する光架橋型アデニンを用いた人工核酸SNAの光制御2020

    • Author(s)
      山野雄平, 村山恵司, 浅沼浩之
    • Organizer
      2020年web光化学討論会
  • [Presentation] Fluorescent probe composed of SNA for detection of T790M-point mutation in mRNA2020

    • Author(s)
      Zehua Liu, Keiji Murayama, Hiroyuki Asanuma
    • Organizer
      2020年web光化学討論会
  • [Presentation] 蛍光色が自在に変化する核酸蛍光ラベル化剤の開発2020

    • Author(s)
      牧野航海, 樫田 啓, 浅沼浩之
    • Organizer
      第69会高分子討論会
  • [Presentation] L-aTNAを基本構造とする新たな非環状型人工核酸骨格の開発2020

    • Author(s)
      村山恵司, 飯塚洋平, 横山純也, 浅沼浩之
    • Organizer
      第69会高分子討論会
  • [Presentation] 非環状型核酸と修飾塩基からなる抗miR核酸の開発2020

    • Author(s)
      佐藤史経, 村山恵司, 神谷由紀子, 浅沼浩之
    • Organizer
      第69会高分子討論会
  • [Presentation] How far can we escape from DNA?2020

    • Author(s)
      Hiroyuki Asanuma
    • Organizer
      Program Conference CLiC digital summer school
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Pseudo complementary塩基対を用いたSNA型アンチセンス核酸の開発2020

    • Author(s)
      佐藤史経, 村山恵司, 神谷由紀子, 浅沼浩之
    • Organizer
      2020年度東海高分子研究会学生発表会
  • [Presentation] T790M変異の検出を目指した人工核酸SNAモレキュラービーコンの開発2020

    • Author(s)
      劉 澤華, 村山恵司, 浅沼浩之
    • Organizer
      2020年度東海高分子研究会学生発表会
  • [Book] 核酸科学ハンドブック2020

    • Author(s)
      日本核酸化学会、杉本 直己
    • Total Pages
      576
    • Publisher
      講談社
    • ISBN
      978-4-06-520786-4

URL: 

Published: 2021-12-27  

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