| 研究課題/領域番号 |
21K03921
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分19020:熱工学関連
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| 研究機関 | 東洋大学 |
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研究代表者 |
森本 久雄 東洋大学, 理工学部, 教授 (00385957)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
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| キーワード | PCR / ナノ粒子 / 光発熱効果 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
PCR（ポリメラーゼ連鎖反応）とは，特定の DNA 断片を大量に複製する反応である．現在では特に新型コロナウィルス感染症の診断技術の一つとして良く知られており，その高効率化，高精度化，低コスト化が望まれている．本研究では，磁性カーボンナノ粒子の光発熱効果に着目し，これを利用した PCR のための高速温度サイクリング手法を開発する．また温度サイクリングの高速化が DNA 複製の正確性におよぼす効果についても検討を行う．
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| 研究実績の概要 |
2021 年度に構築した実験システムを用いて 2 段階および 3 段階 PCR を行い，詳細な解析を行った．2 段階 PCR の実験では，標的 DNA の増幅に成功しかつプロセス時間の短縮に成功した．ただし熱サイクルの回数を同一（25 回）にして従来法（サーマルサイクラーを用いた PCR）と増幅量を比較すると本手法の方が少なかった．しかしながら本手法でサイクル数を 1 回増やしたとすると理論的に予想される標的 DNA の増幅量は従来法とほぼ同等となり，その分プロセス時間は長くなるものの従来法に比べて依然として短い．すなわち本手法の 2 段階 PCR によって従来法に比べてより短いプロセス時間で同等の増幅量を得ることが可能である考えられる．また，3 段階 PCR に関しても標的 DNA の増幅に成功しかつ従来法に比べプロセス時間の短縮に成功した．ただし熱サイクルの回数を 25 回として本手法と従来法を比較すると，増幅量は従来法に比べて少なかった．しかしながら前述の 2 段階 PCR と同様にサイクル数を 1 回増やした場合について理論的に解析すると，本手法の方が増幅量は多くなりかつプロセス時間は依然として短い．このように 3 段階 PCR に関しては，本手法によってより短いプロセス時間でより多い増幅量が得られるものと考えられる．一方，副産物の生成量に関しては 3 段階 PCR において従来法に比べて明確な差がみられた．本手法では，標的 DNA に比べてより短いサイズの副産物の生成量が従来法に比べて少なく，標的 DNA 量 と副産物生成量の比を比較すると，本手法の方が従来法に比べて高い値を示した．本手法における副産物量の減少は，熱サイクルの迅速化に起因しているものと考えられる．
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