2019 Fiscal Year Research-status Report
分子認識スイッチ機能を有するオンサイト環境・バイオ評価用核酸マーカー分子プローブ
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19K05536
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
青木 寛 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (00392580)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 分子認識 / 核酸検出 / バイオマーカー / 環境・バイオ診断 / オンサイト / スイッチ機能 / 酵素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ターゲットとのハイブリッド形成に伴い信号が増加する検出原理を取り入れ、ターゲット標識化不要およびセンサ単独で検出可能という簡便性を満たす機能性核酸プローブの開発と、それを用いた高感度な核酸検出法の確立を目指す。
本年度は、DNAとのハイブリッド形成応答的な分子認識スイッチ機能を有する新規プローブDNAについて検討した。フェロセンの活性抑制基としてβ-シクロデキストリン（β-CD）を有するプローブDNAを合成するため、末端にDibenzocyclooctyl（DBCO）基を有するDNAを合成し、ジアゾ基を有するβ-CDをクリック反応により標識化した。これを質量分析したところ望みの分子が合成できていることを確認した。現在、これをフェロセンとともに金電極表面に固定してセンサを作製し、DNAに対する選択性を有するかどうかの検討を行っている。また、フェロセンを末端に固定化したプローブPNA修飾DNAセンサを作製し、大量生産し長期保存したアレイ電極チップの再活性化処理法を新たに見出し、このセンサがRNAマーカー配列を選択的に検出することを見出した。
さらに、新たな分子認識スイッチ機能分子の開発のため、グアニン四重鎖をベースとした人工酵素を開発し、ヒスタミン存在／非存在下で電気化学的および分光学的信号をON／OFFするスイッチ機能を有することを見出した。高感度検出のプラットフォームとして、酵素反応による新たな検出信号増幅法を考案し、miRNAバイオマーカーの配列選択的なアトモルレベルの微量検出に成功した。複数の異なるDNA試料を１枚のチップ上で診断可能なDNAセンサアレイチップを開発した。濃度依存的な色調変化型呈色反応を生じるセンサ原理を開発し、残留有害化学物質を高感度に検出可能であることを見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度は、当初の目標として掲げていたフェロセンなどの電気化学活性団やβ-CDなどの活性抑制団、あるいは酸化還元酵素を組み合わせた分子認識反応のさらなる高度化を目指した、スイッチ機能ON／OFF時の信号変化の高性能化に取り組んだ。上記5で記載した通り、β-CD標識化プローブDNAをクリック反応による合成に成功し、フェロセン存在下でのターゲットDNAの選択的検出可能性の検討を実施中である。また、開発されたセンサによる実試料測定に向けて、大量生産し長期保存したアレイ電極チップの再活性化処理法を新たに見出し、フェロセン標識化プローブPNAを固定化して作製したセンサアレイがターゲットを選択的に検出できることを見出した。それ以外にも、分子認識スイッチ機能を有する核酸プローブ開発に関する要素技術の研究開発を推進することができた。本年度は、これらに関する論文出版を始めとする数々の成果を当初の予定を超えて挙げられたことから、全体としての進捗状況の区分を(1)とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度合成したβ-CD標識化プローブDNAに基づくターゲットDNA認識によるスイッチ機能の発現と当該DNAの配列選択的検出の検討および実試料測定に向けた実試料の調達とこれに基づく配列選択的な核酸検出を進める予定である。
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| Causes of Carryover |
本年度は、年度の途中で運営費交付金などの予定外の充当があったため、約9万円ほどの残額が生じた。来年度はこれを試薬などの購入に充てる予定である。
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Research Products
(19 results)
