2022 Fiscal Year Annual Research Report

環状ナフタレンジイミド-DNAによるカテナン構造を利用したDNAの固定化法開発

Research Project

Project/Area Number	21H01967
Research Institution	Kyushu Institute of Technology
Principal Investigator	佐藤しのぶ九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (80510677)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	ナフタレンジイミド / PCR産物 / 電気化学的検出 / カテナン
Outline of Annual Research Achievements	本研究の目的は、cNDI固定化電極によるPCR産物検出チップの創成である。アミノ化cNDIは金表面に修飾したジチオプロピオン酸と縮合することでcNDI固定化チップを作成する。DNAとcNDIとの結合速度は、他のcNDI誘導体の速度論解析結果から数秒だと思われるため、cNDI固定化チップにPCR産物を振りかけると、わずか1分後にはDNAがチップ上に捕捉される。DNAとcNDIはカテナン構造で結合していると予想している。DNAの「呼吸」は、25°Cでは1.4 sに1回起こるが、cNDIが結合するとこの呼吸は抑制される。cNDIは数塩基置きにDNAに結合するため、電極には複数のcNDIでDNAを固定化していると考えている。このため、一部のcNDI-DNAカテナン構造が解離しても、ほかの部分でDNAは固定化されていると考えているが、これらのダイナミクスを解析できれば、薬剤等への応用が期待できる。また、DNAの「呼吸」を利用したDNA検出システムの例はなく、独創性が高い研究概念である。令和4年度は以下の研究を遂行した。 1) cNDI-gluとして、cNDI-pip-gluを合成した。2) 電気化学測定において、cNDI-pip-gluがDNAを固定化すること、2本鎖および1本鎖オリゴヌクレオチドを用いて、その定量性を明らかにした。3) 120塩基対のPCR産物を用いて、濃度依存性を確認したところ、 0.1-20 ng/μLで定量的に変化した。4) コロナウイルス検出キットによりRNAより逆転写したサンプルを調整した。PCR10サイクルの産物で、100RNAコピー以上で電流増加が観察された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason PCR産物の検出および逆転写産物の検出まで達成できたため。
Strategy for Future Research Activity	1) 電気化学検出の精度向上のため、電解液の組成検討を行う。2) PCR産物のサイクル数依存性を評価する。3) cNDI-DNAカテナンプローブ固定化電極で、ハイブリダイゼーションアッセイへの応用を検討する。