2015 Fiscal Year Annual Research Report
ボロン酸を利用した新規イオンシーケンシング法の開発
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26702013
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
松元 亮 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 准教授 (70436541)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ボロン酸 / シーケンサー / ピロリン酸 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までに 11B-NMR および 31P-NMR 測定による検討から明らかとなった「ピリジル骨格を有するボロン酸誘導体とピロリン酸との特異的な結合」に関する知見を元に、これをアルカンチオール構造と組み合わせることで、新たな金電極修飾分子を合成した。この電極を用いて、弱酸性環境下で、検出感度30μMでのピロリン酸の電位検出に成功した。さらに、当該構造をアクリルアミド誘導体化し、これをモノマーとして、感温性材料として知られるpoly(N-isopropylacrylamide)（PNIPAAm）との共重合体とすることで、ピロリン酸に応答して溶解性転移を呈する材料を新たに創成した。以前の研究から、電極表面で生起する溶解性転移（水和・脱水和）に伴う著しい誘電率変化が、電位測定時の効果的なシグナル増幅モードとして機能することが明らかになっている。さらなる付加価値として、その転移温度を適度に設定することで、PCR（ポリメラーゼ連鎖反応）法におけるサーマルサイクルとの組み合わせにより、より高感度かつ簡便な（PCR時に生成するピロリン酸検出による）電気的手法の創出が期待される。27年度までに、その材料設計と基礎的なキャラクタリゼーションを行った。
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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
ボロン酸―ピロリン酸間の結合は弱酸性化で最大化するが、そのような条件下でのポリメラーゼ活性の低下が課題として顕在化した。反応と測定を分離して行うプロトコールを検討する一方、至適pHを弱酸性領域に有するポリメラーゼの探索も進めており、入手の目処も立っている。また、溶解性転移を呈し、電位計測時のシグナルーノイズ比を格段に向上させる新たな電極修飾材料に関する新規技術等、当初予定しなかった追加的な成果も創出しており、概ね順調に進展しているものと判断される。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに開発した電極修飾材料を元に、拡散増幅反応の産物ピロリン酸を検出技術を確立する。使用するDNAポリメラーゼに関しては、現在、様々な至適pH・温度を有するものが市販または研究レベルで報告されている。これまでに見いだした「ピリジルボロン酸―ピロリン酸の結合」の強度ならびに選択性は弱酸性条件（pH5-6）で最大化するため、これに留意して最適なものを採用する。また、従来のプロトン検出方式のプラットフォームと同様の条件下で系統的に比較することで、その優位性を検証する。
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| Causes of Carryover |
当初、多チャンネル電極アレイや流体制御システムの外部発注を予定していたが、研究進展の方向性から、電極材料の創成とキャラクタリゼーションに注力した。変更分を、研究推進の効率化を図るための人件費や成果発表を目的とした会議出席旅費などに充てたため、その差額として繰り越しが発生した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
引き続き、必要かつ十分な人件費、物品費に充てることにより、さらなる研究推進を図る。
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