2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of photonic crystal resonator for epigenome analysis
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19H04451
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
遠藤 達郎 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40432017)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | フォトニック結晶 / エピゲノム解析 / バイオセンサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、バイサルファイト法等煩雑な操作の必要なく①可視領域の光でDNA鎖中シトシン塩基のメチル化に起因するわずかな分子量・構造変化を屈折率変化として高感度に直接検出可能な光学素子「フォトニック結晶(Photonic crystal: PhC)ナノ共振器」を設計・開発し、②DNA鎖のメチル化率を非染色で解析可能にすることにある。
当該年度では、これまでに設計したフォトニック結晶ナノ共振器を液相析出法を用いて作製し、DNAハイブリダイゼーションを用いて大腸がん、皮膚疾患に関連する遺伝子配列のメチル化DNA検出を行った。
本研究では、ナノインプリントリソグラフィーおよび液相析出法を用いて二酸化チタンを基材とするフォトニック結晶ナノ共振器を作製した。また、作製したフォトニック結晶ナノ共振器は、特定の塩基配列を有するプローブDNAを固定化した後、大腸がん、皮膚疾患に関連する遺伝子配列を有するターゲットDNA溶液あるいは配列中のシトシンへメチル基を付与したターゲットDNA溶液を滴下、ハイブリダイゼーションさせることによって誘起される周辺屈折率変化を反射スペクトル変化として観察した。加えて当該年度では、作製したフォトニック結晶ナノ共振器毎のロット間誤差を解消するために観察された反射スペクトルをカーブフィッティングすることで解析を行った。
その結果、メチル化ターゲットDNA、非メチル化ターゲットDNAとでそれぞれ異なる光学特性変化を示すことが観察された。この結果から、本研究で作製したフォトニック結晶ナノ共振器が非染色でDNAのメチル化を検出可能であり、疾病に関連する遺伝子配列のエピゲノム解析が可能であることが明らかとなった。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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