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DNAコンピュータによるSNPsおよび遺伝子発現解析法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 14013009
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関東京大学

研究代表者

陶山 明  東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (90163063)

研究期間 (年度) 2002 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
26,400千円 (直接経費: 26,400千円)
2004年度: 8,800千円 (直接経費: 8,800千円)
2003年度: 8,800千円 (直接経費: 8,800千円)
2002年度: 8,800千円 (直接経費: 8,800千円)
キーワードDNAコンピュータ / ゲノム / SNP / 遺伝子発現 / DNAマイクロアレイ / DNAチップ / qPCR / 遺伝子 / マイクロアレイ / バイオテクノロジー / バイオインフォマティクス / バイオイオンフォマティクス
研究概要

DNAコンピューティング技術を用いて、マルチプレックスのSNPタイピングおよび遺伝子発現解析を行う方法と、それらのパターンを直接判定する方法を開発した。SNPタイピング解析については、Taq DNAリガーゼを用いた特異性の高いエンコード反応と、非対称PCRを用いて同時に増幅とデコードを行う反応を開発した。その方法を、40のゲノムDNA検体を用いた28個のSNPのマルチプレックスタイピングに対して適用した結果、多型が見られなかった1個のSNAPを除くすべてのSNAPでゲノタイプが正確に決定され、高い成功率でSNAタイピングができることがわかった。28個のSNPは、ヒト五番染色体上の1L-4、1L-13遺伝子を含む500kbの領域からランダムに選択した。遺伝子発現解析については、定量性の高い解析を実現するために、規格化エンコード法を開発した。DNAコンピューティング技術を用いたこれまでの発現解析法は、エンコード効率が一様でないために、十分に正確なcDNAの定量牽行うことができなかった。同じ融解温度をもつ100個の標的DNAオリゴのエンコード効率を調べたところ、その効率は標的オリゴによって異なるが標的オリゴの濃度には比例することがわかった。この事実に基づいて、標的遺伝子同定配列をもつDNAオリゴを等量ずつ混ぜた参照試料からのシグナルを用いて、エンコード効率の非一様性を上手く補正した。規格化エンコード法を、0.1pMから10pMの濃度をもつDNAオリゴ混合物の定量と、酵母およびヒトの培養細胞から抽出した1μgのtotal RNAから調製したcDNAの定量に適用した結果、qPCRと同程度に正確な定量を、qPCRより高い並列性で行えることがわかった。cDNAの定量の結果は、市販されているDNAマイクロアレイやDNAチップよりも、qPCRによる定量結果と高い相関を示した。

報告書

(4件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2005 2004 2003 2002 その他

すべて 雑誌論文 (17件) 図書 (1件) 文献書誌 (13件)

  • [雑誌論文] DigiTag assay for multiplex single nucleotide polymorphism typing with high success rate2005

    • 著者名/発表者名
      N.Nishida, T.Tanabe, K.Hashido, K.Hirayasu, M.Takasu, A.Suyama, K.Tokunaga
    • 雑誌名

      Anal. Biochem. 346

      ページ: 281-288

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] DigiTag assay for multiplex single nucleotide polymorphism typing with high success rate2005

    • 著者名/発表者名
      N.Nishida, T.Tanabe, K Hashido, K.Hirayasu, M.Takasu, A.Suyama, K.Tokunaga
    • 雑誌名

      Anal. Biochem-346

      ページ: 281-288

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Normalized molecular encoding method for quantitative gene expression profiling2005

    • 著者名/発表者名
      O.Gotoh, Y.Sakai, Y.Mawatari, W.Gunji, Y.Murakami, A.Suyama
    • 雑誌名

      Proceedings of The Eleventh International Meeting on DNA Based Computers 395

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Autonomous biomolecular computer modeled after retroviral replication2004

    • 著者名/発表者名
      N.Nitta, A.Suyama
    • 雑誌名

      Lect. Notes Comput. Sc. 2943

      ページ: 203-207

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Statistical thermodynamic analysis and design of DNA-based Computers2004

    • 著者名/発表者名
      J.A.Rose, R.J.Deaton, A.Suyama
    • 雑誌名

      Natural Computing 3

      ページ: 443-459

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Autonomous biomolecular computer modeled after retroviral replication2004

    • 著者名/発表者名
      N.Nitta, A.Suyama
    • 雑誌名

      Lect. Notes. Comput. Sc. 2943

      ページ: 203-207

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Autonomous biomolecular computer modeled after retroviral replication2004

    • 著者名/発表者名
      N.Nitta, A.Suyama
    • 雑誌名

      Lect.Notes Comput.Sc. 2943

      ページ: 203-212

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Statistical thermodynamic analysis and design of DNA-based computers2004

    • 著者名/発表者名
      J.A.Rose, R.J.Deaton, A.Suyama
    • 雑誌名

      International Journal of Natural Computing 3

      ページ: 443-459

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Physical modeling of biomolecular computers : Models, limitations, and experimental validation2004

    • 著者名/発表者名
      J.A.Rose, A.Suyama
    • 雑誌名

      International Journal of Natural Computing 3

      ページ: 411-426

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] DNAコンピュータとナノテクノロジー2004

    • 著者名/発表者名
      陶山 明
    • 雑誌名

      細胞工学 23(2)

      ページ: 241-246

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] DNAコンピュータの現状と将来2004

    • 著者名/発表者名
      陶山 明
    • 雑誌名

      臨時別冊・数理科学 SGCライブラリ31

      ページ: 129-135

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] バイオコンピュータ・DNAデバイス2004

    • 著者名/発表者名
      陶山 明
    • 雑誌名

      新訂版・表面科学の基礎と応用(日本表面科学会編)

      ページ: 1365-1367

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Normalized molecular encoding method for quantitative gene expression profiling2003

    • 著者名/発表者名
      O.Gotoh, Y.Sakai, Y.Mawatari, W.Gunji, Y.Murakami, A, Suyama
    • 雑誌名

      Proceedings of The Eleventh International Meeting on DNA Based Computers

      ページ: 395-395

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] The fidelity of the tag-antitag system2002

    • 著者名/発表者名
      J.A.Rose, R.J.Deaton, M.Hagiya, A.Suyama
    • 雑誌名

      Lect. Notes Comput. Sc. 2340

      ページ: 138-149

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Highly specific and quantitative gene expression profiling based on DNA computing2002

    • 著者名/発表者名
      N.Nishida, M.Wakui, Y.Hatta-Ohashi, K.Tokunaga, A.Suyama
    • 雑誌名

      Proceedings of The Eighth International Meeting on DNA Based Computers

      ページ: 79-79

    • NAID

      130003997012

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] The fidelity of the tag-antitag system2002

    • 著者名/発表者名
      J.A.Rose, R.J.Deaton, M.Hagiya, A.Suyama
    • 雑誌名

      Lect. Notes. Comput. Sc. 2340

      ページ: 138-149

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Highly specific and quantitative gene expression profiling based on DNA computing2002

    • 著者名/発表者名
      N.Nishida, M.Wakui, Y.Hatta-Ohashi, K.Tokunaga, A.Suyama
    • 雑誌名

      Proceedings of The Eighth International Meeting on DNA Based Computers 79

    • NAID

      130003997012

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [図書] 東京大学バイオインフォマティクス集中講義、DNA二重らせんの安定性を解く-その理論と応用2004

    • 著者名/発表者名
      J.A.Rose, 陶山 明
    • 総ページ数
      140
    • 出版者
      羊土社
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] N.Nitta その他: "Autonomous biomolecular computer modeled after retroviral reprication."Lect.Notes Comput.Sc.. (in press). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Ogura その他: "Parallel translation of DNA clusters by VCSEL array trapping and temperature control with laser illumination."Proc.of DNA9. 19-27 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 陶山明: "生命体は分子コンピュータである"細胞工学. 22(5). 570-572 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 陶山明: "DNAコンピュータで生命の謎を解く"細胞工学. 22(8). 882-886 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 陶山 明: "自律的に動作するin vivo DNAコンピュータ"細胞工学. 22(11). 1244-1249 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 陶山 明: "DNAコンピュータとその応用"ゲノム医学. 3(2). 223-228 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] John Rose その他: "DNA解析科学入門 バイオインフォマティクス概論(高木利久編)"羊土社(in press). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Rose, J.A.: "The fidelith of the tag-antitag system"Lecture Notes in Computer Science. 2340. 138-149 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Suyama, A.: "DNA computer with application to mathematical and biological problems"Preliminary Proceedings of The Eighth International meeting on DNA Based Computers. 91 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Nishida, N.: "Highly specific and quantitative gene expression profiling based on DNA computing"Preliminary Proceedings of The Eighth International Meeting on DNA Based Computers. 79 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 陶山 明: "分子生物学の教科書に隠されていたDNAコンピュータ"細胞工学. 21. 1346-1349 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 陶山 明: "超並列DNAコンピュータの誕生:エーデルマンの実験"細胞工学. 22. 75-79 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 陶山 明: "DNAコンピュータとその応用"ゲノム医学. 3. 223-228 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2018-03-28  

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