2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of rapid and accurate DNA sequencing technology aimed at reducing the risk of drug-resistant bacteria
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18K14257
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
古谷 俊介 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (60632031)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 迅速検査 / DNAシーケンサー / 塩基配列 / PCR / 電気泳動 / マイクロチップ / 敗血症 / 薬剤耐性菌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、抗菌薬の不適切な使用による薬剤耐性菌の増加が世界的に問題となっている。そのため、敗血症や薬剤耐性菌の検査では、治療初期から適切な抗菌薬の使用を可能とするため、高速なDNAシーケンスによる確定診断技術の開発が期待されている。しかし、近年注目されているナノポアシーケンス法は読み取り精度が70～80%と低く、パイロシーケンス法は塩基配列決定に時間がかかることが問題である。そのため、迅速な確定診断を実現するには、DNAシーケンスの確定検査であるサンガー法の高速化が重要である。
そこで本研究では、これまでに申請者らが開発した、遺伝子の特定領域を増幅する超高速Polymerase Chain Reaction(PCR)技術に、新たにマイクロチップ電気泳動を用いた高速電気泳動技術を組み合わせることで、サンガー法の各要素を高速化し、40分以内での高速かつ正確なDNAシーケンス技術の確立を目指した。
2019年度の研究として、マイクロチップ電気泳動での高速分離条件の検討として、申請者が構築した光学系を用いて、マイクロチップ電気泳動での16S rRNA遺伝子の1塩基レベルで分解能を有した高速分離を行うために高分解能の分離ポリマーの選定及び電気泳動条件の最適化を行い、ポリジメチルアクリルアミド（PDMA）系の分離ポリマーを用いて１塩基レベルでの分離を１０分以内に可能な分離条件を決定した。また、高速DNAシーケンスによる高速細菌同定として、高速PCR、蛍光標識、高速電気泳動を統合して、合計40分以内での高速DNAシーケンスの実現が可能である見通しを得ることができた。さらに、得られた電気泳動波形を市販装置と比較し、適切な解析アルゴリズムを用意することで迅速な細菌同定が実現可能であることが確認された。
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