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1分子からのDNA増幅を可能にする酵素のナノ空間への精密配置

研究課題

研究課題/領域番号 16K05861
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 生体関連化学
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

松浦 俊一  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (80443224)

研究分担者 馬場 知哉  国立遺伝学研究所, 先端ゲノミクス推進センター, 特任准教授 (00338196)
池田 拓史  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (60371019)
山本 勝俊  北九州市立大学, 国際環境工学部, 教授 (60343042)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワードDNAポリメラーゼ / メソポーラスシリカ / 固定化酵素 / DNA増幅 / 1分子PCR / ナノ空間 / 反応制御 / 多孔質材料 / 1分子DNA増幅 / PCR / ナノ空間材料 / 1分子イメージング
研究成果の概要

本研究では、規則性細孔を有するナノ空間材料(メソポーラスシリカ等)にDNA増幅酵素を固定化することにより、ナノ空間を反応場とした選択的かつ高感度のDNA増幅システムを構築することを試みた。本法では、シリカ細孔径の最適化によりDNA増幅効率を制御でき、従来法では増幅が困難である極微量DNAの増幅を実現した。また、酵素固定化担体のハンドリング性の向上を図るためにメソポーラスシリカ粉末を含んだ新規の多孔質成形体(ペレット状、中空糸等)を開発し、LAMP法に適用した結果、ゲノムDNA増幅における固定化酵素反応の実行可能性が示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

精密なナノ空間空隙制御による1分子からの高効率の核酸増幅反応が実現すれば、従来のDNA増幅やRNA検出の他、ゲノムDNAを対象としたDNA増幅(LAMP法など)への活用が期待できる。具体的には、従来技術では達成不可能であった、1細胞レベルの核酸情報の高精度の解析が可能になるため、高感度の遺伝子診断への利用の他、難培養性の環境微生物等のゲノム解析を達成できるようになる。また、ナノ空間材料のバイオ分野での新たな利用価値を見出すことにもつながる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (43件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件、 オープンアクセス 6件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 図書 (2件) 産業財産権 (3件)

  • [雑誌論文] Successful Mesoporous Silica Encapsulation of Optimally Functional <i>Ec</i>DOS (<i>E. coli</i> Direct Oxygen Sensor), a Heme-based O<sub>2</sub>-Sensing Phosphodiesterase2019

    • 著者名/発表者名
      Tetsuji Itoh、Shun-ichi Matsuura、Tracy T. Chuong、Osamu Tanaike、Satoshi Hamakawa、Tetsuhide Shimizu
    • 雑誌名

      Analytical Sciences

      巻: 35 号: 3 ページ: 329-335

    • DOI

      10.2116/analsci.18P449

    • NAID

      130007609792

    • ISSN
      0910-6340, 1348-2246
    • 年月日
      2019-03-10
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Synthesis, crystal structure and physicochemical properties of organic-inorganic compounds KCS-3 and KCS-42019

    • 著者名/発表者名
      Ikeda Takuji、Nakaoka Takuma、Yamamoto Katsutoshi
    • 雑誌名

      Microporous and Mesoporous Materials

      巻: 284 ページ: 16-24

    • DOI

      10.1016/j.micromeso.2019.04.010

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Novel crystalline organic?inorganic hybrid silicate material composed of the alternate stacking of semi-layered zeolite and microporous organic layers2019

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Katsutoshi、Ikeda Takuji、Tsukamoto Yusuke、Nakaoka Takuma
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 9 号: 5 ページ: 2641-2644

    • DOI

      10.1039/c8ra09908a

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 両親媒性ナノ空間をもつ有機・無機ハイブリッド多孔体KCS-22018

    • 著者名/発表者名
      池田 拓史、山本 勝俊
    • 雑誌名

      日本結晶学会誌

      巻: 60 号: 5-6 ページ: 225-226

    • DOI

      10.5940/jcrsj.60.225

    • NAID

      130007526832

    • ISSN
      0369-4585, 1884-5576
    • 年月日
      2018-12-15
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] アルカリ土類金属含有多孔質シリケートを経由するゼオライト合成ルート開発の展望2018

    • 著者名/発表者名
      山本 勝俊、池田 拓史
    • 雑誌名

      触媒

      巻: 60 ページ: 266-272

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Enzyme Immobilization in Mesoporous Silica for Enhancement of Thermostability2018

    • 著者名/発表者名
      Shun-ichi Matsuura, Manami Chiba, Tatsuo Tsunoda, and Aritomo Yamaguchi
    • 雑誌名

      Journal of Nanoscience and Nanotechnology

      巻: 18 号: 1 ページ: 104-109

    • DOI

      10.1166/jnn.2018.14580

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis and crystal structure analysis of a novel microporous barium-containing silicate AES-202017

    • 著者名/発表者名
      K. Yamamoto, T. Ikeda, C. Ideta, K. Watanabe, T. Nakaoka
    • 雑誌名

      Microporous Mesoporous Mater.

      巻: 243 ページ: 239-246

    • DOI

      10.1016/j.micromeso.2017.02.034

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermoelectric Properties of Na2ZnSn5 Dimorphs with Na Atoms Disordered in Tunnels2017

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Kanno, Takahiro Yamada, Takuji Ikeda, Hideaki Nagai, Hisanori Yamane
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials

      巻: 29 号: 2 ページ: 859-866

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.6b04896

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The microporous aluminosilicate with 12-, 12-, and 8-ring pores and isolated 8-ring channels2017

    • 著者名/発表者名
      N. Nakazawa, T. Ikeda (C.A.), H. Hiyoshi, Y. Yoshida, S. Inagaki and Y. Kubota
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 139 号: 23 ページ: 7989-7997

    • DOI

      10.1021/jacs.7b03308

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Helical disorder of sodium atom in the tunnel structure of thermoelectric compound Na2+xGa2+xSn4-x2017

    • 著者名/発表者名
      T. Ikeda, T. Yamada and H. Yamane
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 121 号: 37 ページ: 20141-20149

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.7b05727

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct single-molecule observations of DNA unwinding by SV40 large tumor antigen under a negative DNA superhelical state.2017

    • 著者名/発表者名
      Takahashi S, Motooka S, Kawasaki S, Kurita H, Mizuno T, Matsuura SI, Hanaoka F, Mizuno A, Oshige M, Katsura S
    • 雑誌名

      J Biomol Struct Dyn

      巻: 5 号: 1 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1080/07391102.2016.1269689

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] マルチプローブを使った規則性ナノ空間物質の構造解析2019

    • 著者名/発表者名
      池田 拓史
    • 学会等名
      「ナノ多孔性材料とその産業応用」に関する先導的研究開発委員会 第12回研究
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 南極コケ坊主由来Sphingomonas属細菌2種の環境適応に関する比較ゲノム解析2019

    • 著者名/発表者名
      赤澤優,阿部貴志,仁木宏典,馬場知哉
    • 学会等名
      第13回日本ゲノム微生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] カチオン性ポリヒドロキシウレタンの酵素阻害挙動2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤 航平、松村 吉将、古澤 宏幸、松浦 俊一、落合 文吾
    • 学会等名
      第67回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ゼオライトの粉末X線構造解析と解析ソフトウエア高度化への貢献2018

    • 著者名/発表者名
      池田 拓史
    • 学会等名
      日本結晶学会 2018年度年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 固体NMRと粉末X線回折による有機-無機ハイブリッド化合物のab-initio 結晶構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      池田 拓史、塚本 悠介、山本 勝俊
    • 学会等名
      第63回 固体NMR・材料フォーラム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 粉末X線回折と固体NMRを用いた有機-無機ハイブリッド化合物のab-initio構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      池田 拓史、塚本 悠介、山本 勝俊
    • 学会等名
      日本結晶学会 2018年度年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] アンモニウムイオン交換および酸処理したゼオライトYNU-5の構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      池田 拓史、吉田 友香、中澤 直人、稲垣 怜史、窪田 好浩
    • 学会等名
      第34回ゼオライト研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Crystal structures of organic-inorganic hybrid compounds KCS-3 and KCS-52018

    • 著者名/発表者名
      池田 拓史、塚本悠介、中岡琢磨、山本 勝俊
    • 学会等名
      International Symposium on Zeolites and Microporous Crystals (ZMPC) 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 末端有機基を持つ結晶性有機-無機ハイブリッド型多孔体の開発2018

    • 著者名/発表者名
      山本 勝俊、池田 拓史、塚本悠介
    • 学会等名
      第48回石油・石油化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 有機シランの自己組織化による有機-無機ハイブリッド型多孔体合成2018

    • 著者名/発表者名
      山本 勝俊、池田 拓史
    • 学会等名
      第48回石油・石油化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Spiro-5を持つ新規12員環ジンコリソシリケート2018

    • 著者名/発表者名
      山本 勝俊、今津 舞香、池田 拓史
    • 学会等名
      第34回ゼオライト研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis of Crystalline Organic-Inorganic Hybrid Silicates from Terminal Organosilanes2018

    • 著者名/発表者名
      山本 勝俊、池田 拓史、塚本悠介、中岡琢磨
    • 学会等名
      International Symposium on Zeolites and Microporous Crystals (ZMPC) 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Naを内包したトンネル構造を有するジントル相のディスオーダ2018

    • 著者名/発表者名
      山田 高広、菅野雅博、池田 拓史、永井 秀明、高津 浩、陰山 洋、山根 久典
    • 学会等名
      第15回 日本熱電学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Naを内包したトンネル構造を有するジントル化合物のディスオーダ2018

    • 著者名/発表者名
      山田 高広、菅野雅博、池田 拓史、永井 秀明、高津 浩、陰山 洋、山根 久典
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] GCMC法による新型ゼオライトYNU-5の12員環と8員環ミクロ孔との識別2018

    • 著者名/発表者名
      稲垣 怜史、吉田友香、中澤 直人、池田 拓史、仲井和之、窪田 好浩
    • 学会等名
      第32回日本吸着学会研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 高異方性構造ユニットによるゼオライトナノシートの実用的合成2018

    • 著者名/発表者名
      津野地 直、池田 拓史、日吉 範人、可愛川 和希、山崎 義貴、今榮 一郎、定金 正洋、佐野 庸治
    • 学会等名
      第34回ゼオライト研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 遺伝子の水平伝播とアミノ酸組成変化に基づく南極細菌の種固有な低温適応戦略の解明2018

    • 著者名/発表者名
      赤澤 優、阿部 貴志、仁木 宏典、馬場 知哉
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 両親媒性を有する有機-無機ハイブリッド多孔体の酵素反応への応用2017

    • 著者名/発表者名
      松浦 俊一,池田 拓史,山本 勝俊
    • 学会等名
      第69回日本生物工学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 規則性ナノ空孔材料を含んだ多孔質成形体の開発とバイオプロセス応用2017

    • 著者名/発表者名
      松浦 俊一,長瀬 多加子,角田 達朗
    • 学会等名
      第 69回日本生物工学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 実空間法を用いた有機-無機ハイブリッド化合物の結晶構造解析2017

    • 著者名/発表者名
      池田拓史,塚本悠介,中岡琢磨,山本勝俊
    • 学会等名
      第33回ゼオライト研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] BVS3Dマッピングによるナノ細孔中のアルカリ金属イオンの分布と拡散経路の推定2017

    • 著者名/発表者名
      池田拓史
    • 学会等名
      第33回ゼオライト研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 有機-無機ハイブリッド型層状物質の結晶化2017

    • 著者名/発表者名
      山本勝俊,塚本悠介,中岡琢磨,山本康司,池田拓史
    • 学会等名
      第33回ゼオライト研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 有機-無機ハイブリッド型多孔体KCS-2の酸性質の評価2017

    • 著者名/発表者名
      山本勝俊,中岡琢磨,池田拓史
    • 学会等名
      触媒討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 遺伝子の水平伝播”とは何か2017

    • 著者名/発表者名
      馬場知哉,阿部貴志
    • 学会等名
      生命科学系学会合同年次大会(ConBio)2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 南極湖沼における細菌ゲノムの構造特性2017

    • 著者名/発表者名
      馬場知哉,阿部貴志,豊田敦,中井亮佑,長沼毅,藤山秋佐夫,神田啓史,本山秀明,伊村智,仁木宏典
    • 学会等名
      生命科学系学会合同年次大会(ConBio)2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] シリカ系ナノ細孔を利用した1分子DNA増幅技術の開発2016

    • 著者名/発表者名
      松浦 俊一、馬場 知哉、千葉 真奈美、角田 達朗、山口 有朋
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(横浜市)
    • 年月日
      2016-11-30
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] ナノ空間反応場を利用した1分子DNA増幅システムの構築2016

    • 著者名/発表者名
      松浦 俊一、馬場 知哉、千葉 真奈美、角田 達朗、山口 有朋
    • 学会等名
      第68回日本生物工学会大会
    • 発表場所
      富山国際会議場(富山市)
    • 年月日
      2016-09-30
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [図書] 細胞・生体分子の固定化と機能発現 (第9章 Si-tagを用いた酵素の固定化と利用)2018

    • 著者名/発表者名
      松浦 俊一、池田 丈、黒田 章夫
    • 総ページ数
      294
    • 出版者
      株式会社シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781313269
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] 第68回日本生物工学会大会トピックス集2016

    • 著者名/発表者名
      松浦 俊一、馬場 知哉、千葉 真奈美、角田 達朗、山口 有朋
    • 総ページ数
      40
    • 出版者
      公益社団法人 日本生物工学会
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [産業財産権] ミクロないしメソポーラス微粒子の多孔質成形体、酵素担持用担体、その酵素複合体及びこれらの製造方法2017

    • 発明者名
      松浦俊 一、長瀬多加子、角田達朗、松浦和佳子、佐藤剛一、清住嘉道
    • 権利者名
      松浦俊 一、長瀬多加子、角田達朗、松浦和佳子、佐藤剛一、清住嘉道
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-015233
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [産業財産権] Si-tag融合異種酵素とメソポーラスシリカとの複合体2017

    • 発明者名
      松浦俊一、角田達朗、千葉真奈美、山口 有朋、池田 丈、黒田 章夫
    • 権利者名
      松浦俊一、角田達朗、千葉真奈美、山口 有朋、池田 丈、黒田 章夫
    • 産業財産権種類
      特許
    • 公開番号
      2018-033451
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [産業財産権] 異種酵素とメソポーラスシリカとの複合体2017

    • 発明者名
      松浦俊一、角田達朗、千葉真奈美、山口有朋
    • 権利者名
      松浦俊一、角田達朗、千葉真奈美、山口有朋
    • 産業財産権種類
      特許
    • 公開番号
      2018-033452
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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