2014 Fiscal Year Annual Research Report
がんエピゲノム解析のためのＤＮＡメチル化ゲノムワイド１分子マッピングデバイス
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24241050
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
馬場 嘉信 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30183916)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ナノバイオ / エピジェネティクス / DNA / メチル化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成26年度は、1 分子ゲノムDNA 伸張デバイスの高集積化を前年度より継続して進めるとともに、メチル化部位の超高感度検出を行うための新規ナノ材料開発と全体のデバイス化を進めた。
メチル化超高感度検出新規ナノ材料開発では、新規量子ドット材料を開発し、bisulfite 反応・PCR 不要で数万塩基DNA 中5 か所のメチル化を1 分子検出できる新規ナノ材料を開発した。この新規ナノ材料は、これまでに申請者が開発したナノ材料(Micro Total Analysis Systems, 2011, 299)に比べ、解像度が高く、メチル化部位への結合特異性が高いという特徴を有している。新規ナノ材料の創出には結合定数が大きいビオチンーアビジン結合を用いた。
次に、ヒトゲノムDNA をナノデバイスで完全に伸張させた後、メチル化部位を超高感度検出するためにこの新規ナノ材料を用い、1 分子ゲノムDNA 上のメチル化部位の同定・検出を行った。この際、新規ナノ材料のメチル化部位への結合条件と、超高解像顕微鏡に最適なナノ材料を検討した。
さらに、本年度は、上述の新規ナノ材料に加え、抗原抗体反応を利用したメチル化部位の認識材料も開発した。この材料を用いた超解像顕微鏡観察についても同様に検討を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度は、目標であった「1 分子ゲノムDNA 伸張デバイスの高集積化の継続」と「メチル化部位の超高感度検出を行うための新規ナノ材料の開発」を行っただけでは無く、「抗原抗体反応を利用したメチル化部位の認識材料の開発」も行うことに成功した。
「1 分子ゲノムDNA 伸張デバイスの高集積化の継続」においては、高さ50 nm X 幅50 nmの空間を有するナノ流路を試作することに成功した。また、この流路をつづら折りにした流路を試作することにも成功している。次に、「メチル化部位の超高感度検出を行うための新規ナノ材料の開発」においては、メチル化部位への認識能が高いメチル化結合タンパク質を同定することに成功した。また、量子ドットが凝集してしまう問題を解決することに成功した。さらに、「抗原抗体反応を利用したメチル化部位の認識材料の開発」においては、これまでに不可能だと考えられていた2本鎖DNAに結合する抗体を見出した。従来のメチル化部位検出抗体は、基本的には1本鎖DNAを検出する目的で開発されているが、本年度取り組んだメチル化部位検出用の抗体は、2本鎖DNAを検出することが可能であるため、抽出した1分子ゲノムDNAをそのまま検出することが可能であった。また、2本鎖DNAに結合させた抗体に結合する蛍光標識化された2次抗体を用いることで、DNA上のメチル化部位の検出にも成功した。これら上述の成果より、当初の計画以上に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、1 分子ゲノムDNA 伸張デバイスの高集積化を継続して進めるとともに、メチル化部位の超高感度検出を行うためのナノ材料の継続開発と全体のデバイス化を進める。
全体のデバイス化においては、これまでに研究開発してきた要素技術の中で、各機能が最も高い性能を発揮でき、かつ最も高感度検出が達成できるナノデバイスの設計と試作を行う。そして、全体の集積化・臨床応用を進める。このためには、各機能を効率良く接続するためのバルブの開発、電圧印加・送液交換・伸張後の染色体DNAの制御を行うシステムの開発が重要となってくる。バルブの開閉にはマイクロアクチュエータ、電圧印加にはマイクロ・ナノ電極、送液交換や伸張後の染色体DNA の制御にはマイクロ・ナノ電極を利用した電気浸透流ポンプの利用などを試み、小型集積化デバイスとしての機能を検討する。また、申請者が既に同定したがん特異的メチル化部位（Nature Genet., 2008,40, 741; 特願2009-136624）について、本デバイスにより、DNA メチル化ゲノムワイド1 分子マッピングを行い、精度・感度等を評価する。さらに、ヒトがん細胞を導入し、がん特異的メチル化部位の検出による肺がん等の診断に応用可能かを検討する。
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Research Products
(8 results)
