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核酸小分子リガンドを用いた電気化学的な遺伝子検出法の開発に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 19K05534
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分34020:分析化学関連
研究機関防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛

研究代表者

武井 史恵  防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 進学課程, 准教授 (30252711)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードDNA / EIS / 電気化学 / 蛍光分子 / RNA / 核酸 / グラッシーカーボン / DNA特殊構造 / 小分子リガンド / PCR / DNA結合分子 / 炭素電極 / 遺伝子検出 / リガンド
研究開始時の研究の概要

本課題研究では、申請者の独自技術であるDNAの特殊構造に特異的に結合する“小分子リガンド”を使った遺伝子蛍光検出法を基盤とした新しい電気化学的な手法を用いた生体分子計測法を構築する。インピーダンス(EIS)を用い、DNAと小分子リガンドの相互作用の変化を電気シグナルとして検出する方法の開発を目指す。開発した遺伝子検出法がDNA, RNAの定量的な検出に応用可能であることを示すため、1)小分子リガンドを固定化した電極の開発と基本原理の実証、2)遺伝子増幅反応組み合わせた高感度測定、3)21-25塩基長のmiRNAの検出法の確立、実証を行う

研究成果の概要

この研究課題では、新たにDNAの特殊構造に特異的に結合する蛍光分子DANPとインピーダンス分光法(EIS法)を組み合わせて高感度の検出法の開発を検討した。グラッシーカーボン塗布電極を用い、[Fe(CN)6]3-/4- 3 mMとDANP 3μM を含む溶液にC-バルジ構造DNAを加えていくと、DNA添加前に比べて抵抗値が大きく変化した一方で、完全相補的なDNAの場合抵抗値はほとんど変わらない。これらの結果から、電極表面の近くに存在していたDANPがC-バルジ構造と結合して電極表面から遠ざかることによる変化と考えられ、EIS法によりC-バルジ構造を持つDNAを特異的に検出できることが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

電気化学的な遺伝子検出法は、研究室レベルでは様々な方法が発表されているが、その多くはDNAそのもののターゲットDNA認識能、構造変化能を使ったものである。そのため、目的とする遺伝子ごとに検出用DNAプローブの合成・電極上への固定化が必要となり、簡便化されていない。本提案研究ではDNAの特殊構造に特異的に結合する“小分子リガンド”をセカンドメティエータとして使用することで、電極上にプローブ等の固定化をしなくてもDNAの検出ができることを明らかにした。これは今までの方法に比べて、簡単であり今後のDNAの検出技術へと応用でき学術的意義や社会的意義は大きい。

報告書

(6件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Ru Complex Ion Induces Anomalous Enhancement of Electrochemical Charge Transfer2023

    • 著者名/発表者名
      Han Huanwen、Nobusawa Kazuyuki、Takei Fumie、Chu Ting-Chieh、Hashida Noriyasu、Yamashita Ichiro
    • 雑誌名

      Ruthenium - Materials Properties, Device Characterizations, and Advanced Applications

      巻: 1 ページ: 1-13

    • DOI

      10.5772/intechopen.110360

    • ISBN
      9781803569864, 9781803569871
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Electrochemical Impedimetric Real-Time Polymerase Chain Reactions Using Anomalous Charge Transfer Enhancement2022

    • 著者名/発表者名
      Nobusawa Kazuyuki、Han Huan-Wen、Takei Fumie、Chu Ting-Chieh、Hashida Noriyasu、Yamashita Ichiro
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 94 号: 22 ページ: 7747-7751

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.2c01659

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Protective Effect of Luminal Uric acid Against Indomethacin-induced Enteropathy: Role of Antioxidant Effect and Gut Microbiota2021

    • 著者名/発表者名
      Wada A; Higashiyama M.; Kurihara C.; Ito S.; Tanemoto R.; Mizoguchi A.; Nishii S.;Inaba K.; Sugihara N.; Hanawa .Y; Horiuchi K.; Shibuya N.; Akiyama M.; Okada Y.; Watanabe C.; Komoto S.; Tomita K.; Takei F.; Hokari R.
    • 雑誌名

      Digestive Diseases and Sciences.

      巻: in press 号: 1 ページ: 121-133

    • DOI

      10.1007/s10620-021-06848-z

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書 2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] (1)High Allele Discrimination in the Typing of Single Nucleotide Polymorphisms of miRNA2021

    • 著者名/発表者名
      Fumie Takei, Misaki Akiyama, Minori Dateki
    • 雑誌名

      Bioorg Med Chem

      巻: 46 ページ: 116363-116369

    • DOI

      10.1016/j.bmc.2021.116363

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydrolytically Stable Monolayers Derived from Epoxy Silane2020

    • 著者名/発表者名
      Nobusawa, K; Sabani, N. B.; Takei, F.; Nakatani, K. and Yamashita I
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 49 号: 2 ページ: 129-132

    • DOI

      10.1246/cl.190700

    • NAID

      130007795063

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] RT‐Hpro‐PCR: A MicroRNA Detection System Using a Primer with a DNA Tag2019

    • 著者名/発表者名
      Takei Fumie、Akiyama Misaki、Murata Asako、Sugai Ayako、Nakatani Kazuhiko、Yamashita Ichiro
    • 雑誌名

      ChemBioChem

      巻: 21 号: 4 ページ: 477-480

    • DOI

      10.1002/cbic.201900382

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Development of new compounds using for SNP typing2023

    • 著者名/発表者名
      Fumie Takei, Naoki Yamada, Sumiyo Hiruma, Kaori Kamata,Ichiro Yamashita
    • 学会等名
      ISNAC 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 新規ミスマッチ認識分子の創生とその特性2023

    • 著者名/発表者名
      武井 史恵、比留間 寿美代
    • 学会等名
      日本化学会第104春季年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] DNAの構造変化と小分子リガンドを利用する遺伝子検出法2023

    • 著者名/発表者名
      武井史恵
    • 学会等名
      産研テクノサロン
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of Electrochemical Detection of PCR products useing 2, 7-diamino-1,8-naphthyridine derivatives2022

    • 著者名/発表者名
      F. Takei, S. Hiruma, K. Kamata, I. Yamashita
    • 学会等名
      ISNAC2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Detection of MicroRNAs with Similar Sequences Using Reverse-Transcription Hairpin-Probe Polymerase Chain Reaction2021

    • 著者名/発表者名
      Fumie Takei, Misaki Akiyama,Minoru Dateki
    • 学会等名
      ISNAC 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] インピーダンス測定によるPCRのリアルタイムモニタリング2021

    • 著者名/発表者名
      韓 煥文、信澤 和行、武井 史恵、朱 鼎傑、 橋田 徳康、山下 一郎
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 一塩基配列が異なるmiRNAの蛍光検出法の開発2021

    • 著者名/発表者名
      武井史恵,秋山美沙紀,山下一郎
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] DNA, RNA に特異的に結合する分子の開発とその応用2021

    • 著者名/発表者名
      武井 史恵
    • 学会等名
      174委員会講演会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Detection of similar sequence microRNA using RT-Hpro-PCR2019

    • 著者名/発表者名
      Fumie Takei, Misaki Akiyama
    • 学会等名
      ISNAC2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of turn-on and turn-off type of PCR monitoring system using secondary structure change of DNA2019

    • 著者名/発表者名
      Fumie Takei
    • 学会等名
      The first InternationalWorkshop by the 174th Committee JSPS on Symbiosis of Biology and Nanodevices
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [産業財産権] miRNA用プライマー及び該プライマーを用いた核酸増幅反応法2020

    • 発明者名
      武井史恵
    • 権利者名
      武井史恵
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2020
    • 取得年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2025-01-30  

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