2019 Fiscal Year Annual Research Report
Sensitive molecular sensing using single molecule analysis of target-induced gold nanoparticle aggregation
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19H02527
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
座古 保 愛媛大学, 理工学研究科(理学系), 教授 (50399440)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
朝日 剛 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (20243165)
小川 敦司 愛媛大学, プロテオサイエンスセンター, 准教授 (30442940)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 金ナノ粒子 / バイオ分析 / 高感度検出 / 暗視野顕微鏡 / 散乱光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
バイオマーカー等の分子検出には、これまでクロマトグラフィー法やELISA法などが行われてきたが、早期疾病診断のためのバイオマーカー分子の検出感度は未だ不十分であった。本研究では、金ナノ粒子を用いた分子検出法の高感度化を目指している。これまでにターゲット分子依存的な金ナノ粒子凝集に光をあてたときの散乱光強度を暗視野顕微鏡観察することによるナノ粒子凝集検出手法を提案してきたが、汎用性および感度に課題があった。
そこで本研究では、ナノ粒子凝集の散乱光スペクトルに注目した高感度化、ナノ粒子の表面設計による様々な分子検出系の確立、および生体試料中での検出応用を目的とした。本年度は、トロンビンをモデルターゲットとして、DNAアプタマー修飾金ナノ粒子凝集の散乱光を暗視野顕微鏡により観察することで、ターゲット分子を高感度検出できることを示した。トロンビン添加によりアプタマーが金ナノ粒子から解離することで、ナノ粒子の塩安定性が低下し、凝集を示す。トロンビン依存的な金ナノ粒子凝集における散乱光強度変化は吸収変化よりも高感度であることが明らかとなった。さらに、暗視野画像の色分解により、ナノ粒子凝集形成を簡便かつ高感度に評価することに成功した。これにより、色に注目した散乱光観察を用いることで、より高感度に分子検出可能であることが明らかとなった。
生体試料中における検出応用のために、試料中に含まれる分子による非特異的ナノ粒子凝集を防ぐ必要がある。例えば、正電荷を有する分子は、金ナノ粒子凝集を引き起こしやすい。本研究では、金ナノ粒子表面を高密度DNAで修飾することで、そのような分子による非特異的凝集を抑制することに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
散乱光の色分解により、金ナノ粒子凝集形成を簡便かつ高感度に検出できることを示すなど、新しい知見が得られている。また、金ナノ粒子の表面修飾により非特異的凝集を抑制可能であることを示すなど、研究は順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに非特異的凝集抑制に成功した高密度DNA修飾金ナノ粒子を用いて、実試料中での分子検出を目指す。また、金ナノ粒子凝集の散乱光観察による分子検出の汎用性を高めるために、タンパク質以外に、小分子の検出を目指す。ターゲット分子が結合することにより大きく構造が変化するアプタマースイッチを設計し、多様な分子検出可能な系の基盤技術を構築する。
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