Development of DNA immobilization method using cyclic naphthalene diimide-DNA catenane structure

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H01967
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 34020:Analytical chemistry-related
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: Sato Shinobu 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: フェロセン化ナフタレンジイミド / 環状ナフタレンジイミド / DNAチップ / カテナン構造 / PCR

Outline of Final Research Achievements

Diagnosis using PCR tests has become commonplace due to the spread of the new coronavirus. However, although PCR tests can detect with high sensitivity by increasing the number of PCR cycles, there is a problem of false positives due to the formation of primer dimers. Therefore, we developed an electrochemical detection method for PCR products using a cyclic naphthalene diimide-immobilized electrode as a highly sensitive method for detecting low-cycle PCR products. A cyclic naphthalene diimide-immobilized electrode captured the end of DNA on the electrode, and then the DNA was electrochemically detected using ferrocenylnaphthalene diimide, which binds to double-stranded DNA. Using the COVID-19 as a model target, we successfully detected 100 copies of RNA after 10 cycles of PCR.

Free Research Field

バイオ分析化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

インターカレータ固定化電極でDNAをその末端で補足可能であることを明らかにすることができた。これは今後のDNAチップに様々な知見を与えるものと考えられる。また、PCR産物が簡便かつ高精度に検出できると新型コロナウイルスのような新たな感染症に対して、迅速に対応することができるため、パンデミックを防ぐことが可能になる。また、PCR検査は感染症だけではなく、様々な疾病や環境調査等に利用させているため、これらの検査を電気化学的手法で置き換えることが可能である。また、PCRだけではなくHCRやLAMP法など一定温度でDNAを増幅する手法にも適用可能であり、応用範囲は広い。