電気的リアルタイム核酸増幅モニタリングデバイスの創製

• Project/Area Number: 12F01355
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Research Field: Microdevices/Nanodevices
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 宮原 祐二 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): YAO Bo. 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2012
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2012: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 核酸増幅技術 / クロノクーロメトリー / マイクロRNA / 電気化学検出 / Rolling Circle Amplification

Research Abstract

現在広く利用されているリアルタイムPCRは専用の核酸プローブと蛍光色素を用いた蛍光検出方式であるが、装置及び蛍光標識つき核酸プローブが高価であり、主に専門研究者による分子生物学的あるいは臨床研究に用いられている。本研究では核酸プローブ設計技術及び核酸増幅技術と、バイオトランジスタ技術及び電気化学計測技術を組み合わせて、電気的検出方式の非標識リアルタイム核酸増幅技術を開発することを目的としている。電気化学的検出手法として、酸化・還元試薬を用いたクロノクーロメトリー、核酸増幅技術としてRCA(Rolling circle amplification)を例として、RCA産物の電気的検出を検討している。ガラス基板に3つの金薄膜電極をパターン形成し、それぞれ作用電極、対極、参照電極とした。この電極系の中でRCAによる核酸増幅反応を行わせ、クロノクーロメトリーにより電流値の変化を測定した結果、RCA反応に基づく信号変化を検出することができた。現在、ターゲットDNAの初期濃度依存性、反応時間依存性などを検討しており、定量性の確認を進めている。また、現在はモデル試料で基礎検討を進めているが、基礎特性評価後、マイクロRNA検出へと展開する。
本システムは微小反応ウェルと金属電極から構成されているので、集積化・アレイ化が容易であり、複数試料の並列解析が可能な高スループット解析システムに適している。本システムは高価なレーザーや複雑な光学系を必要とせず、核酸を直接に電気化学的に検出することができるので、小型、簡便操作、低価格を特徴とする遺伝子検査システムを構築することができる。特に各組織におけるマイクロRNAの発現は正常細胞とがん細胞とで大きく異なることが知られている。また、マイクロRNAは直径30-100nmほどのエクソソームの中に入った形で、血清、唾液中で安定に存在する。このため本共同研究で開発する電気化学的核酸増幅モニタリング技術はがん検査システムへと応用することが可能である。