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Development of high-sensitivity detection technology for nucleic acid amplification using metal and metal chelator and verification of its practicality

Research Project

Project/Area Number 21K07340
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 52010:General internal medicine-related
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

Hokazono Eisaku  九州大学, 医学研究院, 講師 (60404042)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 内海 健  九州大学, 医学研究院, 教授 (80253798)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords高感度検出 / 核酸増幅 / 金属キレータ / ピロリン酸 / 核酸増幅法 / 酵素法 / 金属錯体
Outline of Research at the Start

現在,ウイルスや細菌の検出,また,癌やその他の疾患の潜在的なバイオマーカーとして核酸に着目した検査が臨床において用いられおり,今後さらにその需要が高まると予想される。核酸を用いた検査には,目的とする遺伝子の増幅が不可欠であり,その多くが蛍光を標識した高価なプローブを用いた検出法であることから,特別な機器が必須となる。そこで,本研究では,核酸の増幅時に生成されるピロリン酸に着目し,酵素を用いて低価格で高感度に検出することで,特別な機器や分析環境条件を問わない,かつ,目視にて検出可能な,より簡便な核酸増幅量の検出技術と核酸定量の開発を試み,本法の技術応用の可能性について探索・検証を行うこととする。

Outline of Final Research Achievements

Various amplification techniques have been developed and put to practical use in nucleic acid-based testing. However, the development of technology for detecting the degree of amplification has been mainly based on improved probe detection using fluorescent labeling, and expensive equipment has been indispensable. Therefore, we focused on pyrophosphate, which is produced during nucleic acid amplification, and attempted to develop a simpler technique for detecting the amplified amount of nucleic acids. As a result, we established a high-sensitivity detection method for pyrophosphate and confirmed that the sensitivity of this method is comparable to existing nucleic acid amplification methods. Taking advantage of this simple and rapid detection characteristic, our method is expected to be applied to gene-related tests for disasters including infectious diseases in the future.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本検討の成果として、ピロリン酸の高感度検出系の構築に至った。また、既存の核酸増幅技術(PCR法)との比較検討において、本法が核酸の増幅の有無を検出するにあたり遜色ない感度を有していることを確認した。本検討内容はAnalytical Biochemistryへの論文掲載に至った。
本技術は、迅速かつ簡便な新しい核酸増幅定性・定量検出システムとして,緊急時・災害時の電気,水などのライフラインの乏しい医療現場での感染症などの遺伝子検査キッ トの検出系全般への高感度技術の応用展開への可能性を示すものであると考える。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Pyrophosphate detection method using 5-Br-PAPS to detect nucleic acid amplification - Application to LAMP method -2024

    • Author(s)
      Eisaku Hokazono, Saori Fukumoto, Takeshi Uchiumi, SusumuOsawa
    • Journal Title

      Analytical Biochemistry

      Volume: 684 Pages: 115371-115371

    • DOI

      10.1016/j.ab.2023.115371

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] LAMP法およびPCR法における核酸増幅後試料中に含まれるピロリン酸の高感度検出技術の開発2023

    • Author(s)
      福元沙織、大澤 進、外園栄作
    • Organizer
      第33回生物試料分析科学会年次学術集会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 核酸増幅過程における副産物ピロリン酸の高感度検出技 術の開発および核酸増幅後試料への応用2022

    • Author(s)
      福元沙織、大澤 進、外園栄作
    • Organizer
      第54回日本医療検査化学会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 核酸増幅過程の副産物ピロリン酸の高感度検出技術に関する検討2021

    • Author(s)
      福元沙織、内海 健、外園栄作
    • Organizer
      第61回日本臨床化学会年次学術集会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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