2021 Fiscal Year Annual Research 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, 研究グループ長 (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 / スイッチ機能 / 環境・バイオ診断 / バイオマーカー / 電気化学センサ |
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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人工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。
最終年度である本年度は、初年度に開発したアレイ電極に基づくセンサアレイ化を進めるとともに、実試料に基づく核酸検出を検討した。特に、複数の微生物から特定の微生物を検出することを目的に、環境中に常在する微生物のゲノムを迅速簡便に検出する手法の開発に取り組んだ。微生物ゲノムの中の検出対象領域を決定し、対象遺伝子とのハイブリッド形成に伴い電気化学信号を発生する機能性人工核酸プローブの構造設計および合成を行った。カスタム合成したモデルDNAを用いた検討の結果、単電極での実験ではこのカスタムDNAを配列相補的に検出可能であることを見出した。これをさらにセンサアレイ化へと展開したところ、同様にDNA配列相補的な検出を確認することができた。一方、微生物ゲノムを用いた実験では、応答が微弱であることが確認された。これは、用いた微生物ゲノムの全長（数百から数千塩基）が核酸プローブの配列長と比較して非常に長いため、電極表面への接近が困難となったためであると考えた。PCR産物を用いた他の検討では、70塩基程度のターゲットDNAの場合、プローブによる配列認識部位が塩基鎖長の中央付近に位置していたとしても問題なく認識できたことから、制限酵素によるトリミングやプローブ-電極間リンカー長の延伸が必要と結論づけた。
以上のことから、機能性人工核酸プローブの開発とそれを用いたDNA検出手法の開発および核酸センサアレイへの展開と検出の際の必要条件について明らかにした。環境微生物を対象とすることで、環境状態の診断に向けた新たな研究領域の開拓にも取り組んだ。
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| Remarks |
【プレスリリース】
日本分析化学会第70年会 プレスリリース誌『展望とトピックス』「蛍光色素の蛍光強度変化に基づくin situマイクロプラスチック分析」https://www.jsac.jp/2021/09/08/70nenkai_topics-2/
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