2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Point of Care Testing for Infectious Diseases Based on DNA Walkers with Precisely Designed Nanoparticles
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20H02589
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
大石 基 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (90419242)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 金ナノ粒子 / ナノ界面 / DNA / ナノマシン / 診断 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度（2021年度）は、前年度（2020年度）の「DNAウォーカーに最適な界面構造を有する DNA/PEG（ポリエチレングリコール）化金ナノ粒子の調製」を踏まえて、「DNA/PEG化金ナノ粒子の界面構造の影響とDNAウォーキングの評価」および「緩衝溶液中からの標的核酸の検出」の検討を行った。具体的には、前年度（2020年度）に調製した蛍光ラベル化DNAの固定化本数（隣接効果：局所DNA濃度）が異なるDNA/PEG化金ナノ粒子を用いて、DNAウォーキングの検討を行った。DNAウォーキングの評価法は、種々の濃度の標的核酸をDNA/PEG化金ナノ粒子に添加し、緩衝溶液中で時間に対する蛍光強度の変化を現有装置である蛍光分光光度計により測定することにより行った。すなわち、DNA/PEG化金ナノ粒子上で標的核酸のDNAウォーキングが進行すると、時間に対して蛍光強度も増加することになる。実際にDNA/PEG化金ナノ粒子上のDNAの固定化本数が多いほど、蛍光強度の増加速度は速くなることが明らかとなった。また、添加した標的核酸の濃度が高くなるにつれ、DNA/PEG化金ナノ粒子の蛍光強度の増加速度は速くなった。すなわち、標的核酸の濃度と蛍光強度の増加速度は比例関係があることが明らかとなった。さらに、DNAの固定化本数が多いDNA/PEG化金ナノ粒子は、粒子間ではなく粒子内のみで標的核酸のウォーキング（粒子内のみで標的核酸を触媒としたDNA鎖交換反応＝DNAウォーキング）が起こっていることが明らかになった。これらの評価からDNAウォーキングに対するナノ界面構造の影響も明らかにになり、最適なナノ界面構造の決定を行った。
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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
本年度（2021年度）の研究計画は、「DNA/PEG化金ナノ粒子の界面構造の影響とDNAウォーキングの評価」および「緩衝溶液中からの標的核酸の検出」であり、その計画どおり研究が進展しているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は当初の計画どおり、昨年度の成果を基盤として、引き続き「緩衝溶液中からの標的核酸の検出」および「リアルサンプルからの標的核酸の検出」を行う予定である。また、これら検討を踏まえ構造・条件・機能の相関を明らかとし、ナノ界面設計に基づいた同じ粒子の界面を高速で歩くDNAウォーカーを構築し、感染症由来の核酸を迅速かつ高感度に検出できる「その場」システムのプラットフォームを構築する予定である。
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