2023 Fiscal Year Annual Research Report
ナノポア計測とDNAコンピューティング技術による超低濃度microRNAの検出
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22KJ1231
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
竹内 七海 東京農工大学, 大学院工学府, 特別研究員(DC1)
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2023-03-08 – 2024-03-31
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| Keywords | ナノポア / DNAコンピューティング / マイクロRNA / リキッドバイオプシー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
機能性RNAの一種であるmicroRNA (miRNA)はがんの種類特異的に発現異常を示すため、その発現パターンをバイオマーカーとして利用することが注目されている。本研究では、ナノポア計測による低濃度核酸バイオマーカーの検出を高感度化するこれまでにない手法を提案した。従来のナノポア計測では難しかったfMレベル(10^(-15) Mレベル)の低濃度核酸分子の検出を達成し、その背後にある検出メカニズムの一部を明らかにした。
本研究では、標的分子を一分子レベルで検出可能なナノポアセンシングに、DNA分子を用いた演算手法であるDNAコンピューティング技術を組み合わせることにより、体液中の低濃度なmiRNA発現パターンを高感度に検出した。標的核酸分子に対する相補配列を持つDNAプローブを標的核酸分子に対して高濃度で使用することで標的DNAの効率的なナノポアへの捕捉を実現した。さらに、電気化学測定による核酸分子のバルク拡散の評価、熱力学的シミュレーションと蛍光強度測定による核酸の構造安定性の評価により、高濃度のDNAプローブによって標的DNAが高感度に検出される計測条件を明らかにした。加えて理論的なアプローチにより標的分子がナノポアに捕捉される際のエネルギー障壁が実験結果に依存して変化することを発見し、本現象への理解を深めた。
本手法は核酸分子マーカ―のモニタリングによる疾病検査の開発に寄与することが期待される。
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