Molecular recognition-triggered signal switching probes detecting nucleotide biomarkers for on-site environmental/biomedical evaluation

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05536
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 34020:Analytical chemistry-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Aoki Hiroshi 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)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 核酸検出 / DNA / RNA / バイオマーカー / センサアレイ / 環境評価 / ヘルスケア

Outline of Final Research Achievements

Aiming at on-site detection of nucleotide biomarkers in environmental and biomedical fields, (1) I developed the molecular recognition-triggered signal switching probe as a sensing system advantageous to on-site detection. The probe changes its redox potentials triggered by sequence-specific nucleotide detection to enable non-labeling target detection. (2) I developed the molecular recognition-triggered signal switching probe employing an artificial redox enzyme as an electroactive signaling moiety. (3) I studied the evaluation of the thus developed techniques for real samples. And, moreover, (4) I achieved to improve the highly sensitive detection of nucleotide biomarkers based on enzymatic reactions.

Free Research Field

分析化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で開発した人工核酸プローブ分子は、測定対象核酸を事前に標識化せずかつ外部から標識等を何ら添加することなく、配列選択的な核酸認識イベントを直接電気化学信号の発生に変換する機能を有することから、核酸検出のオンサイト利便性を大きく向上させると期待される。特に、β-CDに基づく電位変化型のセンサ原理は、劣化に強いためオンサイト化に有利である。これら本研究で開発した人工核酸プローブ分子は、本法以外に報告はないため新規性および独創性は非常に高く、利便性を高め高感度センシングを可能とすることから進歩性も高く、学術的にも社会的にも意義深い研究成果である。