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2017 年度 実績報告書

ウイルスの多種類同時検出を可能にする迅速DNA検査法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15K06111
研究機関九州大学

研究代表者

中野 道彦  九州大学, システム情報科学研究院, 准教授 (00447856)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードDNA検出 / 誘電泳動 / 微粒子 / 高感度検出 / バイオセンサ
研究実績の概要

遺伝子検査法は、細菌やウイルスの検査に用いられるだけではなく、食品検査などにも用いられており、その需要は高まっている。遺伝子検査では、検出対象の遺伝子を選択的に増幅し、その増幅遺伝子(DNA)を検出する。本研究では、増幅DNAを電気的に検出するために、微粒子の誘電泳動現象を利用する。増幅DNAを結合した微粒子に電界によって誘電泳動を生じさせて、微細電極に捕集し、検出する。従来は1時間程度必要であった検出が、この手法により15分程度になった。
本研究の手法は、遺伝子増幅法の一つであるPCR法と組み合わせて行われる。ウイルス遺伝子の検出において、本研究による手法と高感度遺伝子検査法の一つであるReal-time PCR法とを比べたところ、定量可能範囲ではやや劣るものの(10から10^5コピー)、感度は同程度であった(10コピー)。誘電泳動によって微細電極に捕集した増幅DNA結合微粒子のインピーダンス特性を計測したところ、その特性が微粒子に結合したDNAの長さを反映していることが示された。これらによって、本手法が増幅DNAを高感度かつ定量的に測定できるだけではなく、その長さ情報も得られることが示された。すなわち、本手法によって得られる情報は、従来のアガロース電気泳動と同等であり、本手法の簡便性、定量性、低コスト等を考えれば、その代替手段と有用であることが示唆された。
本研究による手法が食品の検査に用いることが可能であることを示すために、食肉の遺伝子検査に用いたところ、微量の混入肉を検出できることが示された。また、遺伝子増幅法と微粒子誘電泳動を一つのデバイスで行う手法についても検討した。
本研究では、微粒子誘電泳動を用いた遺伝子検査法が簡便性、迅速性、コスト、感度等の点で有用であることを示し、ライフイノベーションの進展と安全・安心社会の早期実現に貢献可能であることを示した。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Frequency-dependent conductance change of dielectrophoretic-trapped DNA-labeled microbeads and its application in DNA size determinations2018

    • 著者名/発表者名
      Nakano Michihiko、Ding Zhenhao、Suehiro Junya
    • 雑誌名

      Microfluidics and Nanofluidics

      巻: 22 ページ: 26

    • DOI

      10.1007/s10404-018-2051-7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bacterial detection based on polymerase chain reaction and microbead dielectrophoresis characteristics2017

    • 著者名/発表者名
      Ding Zhenhao、Kasahara Hiromichi、Nakano Michihiko、Suehiro Junya
    • 雑誌名

      IET Nanobiotechnology

      巻: 11 ページ: 562-567

    • DOI

      10.1049/iet-nbt.2016.0186

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparison of Sensitivity and Quantitation between Microbead Dielectrophoresis-Based DNA Detection and Real-Time PCR2017

    • 著者名/発表者名
      Nakano Michihiko、Ding Zhenhao、Suehiro Junya
    • 雑誌名

      Biosensors

      巻: 7 ページ: 44~44

    • DOI

      10.3390/bios7040044

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 微粒子誘電泳動を用いたDNA検出法による豚DNAの選択的検出2017

    • 著者名/発表者名
      山崎達郎,丁震昊,中野道彦,末廣純也
    • 雑誌名

      静電気学会誌

      巻: 41 ページ: 590-597

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] マイクロチャンバを用いたDNAのPCR増幅と微粒子修飾プロセスのワンチップ化2018

    • 著者名/発表者名
      堀田博一,山崎達郎,福島光彦,丁 震昊,中野道彦,末廣純也
    • 学会等名
      平成30年 電気学会全国大会
  • [学会発表] DNA Detection Method by Analyzing DNA-labeled Microbead Velocity under Traveling Wave Dielectrophoresis2018

    • 著者名/発表者名
      丁 震昊,中野道彦,末廣純也
    • 学会等名
      平成30年 電気学会全国大会
  • [学会発表] 誘電泳動を用いた生体物質の操作とインピーダンス計測2018

    • 著者名/発表者名
      中野道彦
    • 学会等名
      2018年度 第一回静電気学会研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] DNA detection microfluidic device based on negative dielectrophoresis of DNA labeled microbeads2017

    • 著者名/発表者名
      Z. Ding, K. Ida, K. Matsuda, M. Nakano, J. Suehiro
    • 学会等名
      IEEE SENSORS 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] 耐熱性アビジン修飾微粒子へのPCR増幅DNAのin situ結合の最適化2017

    • 著者名/発表者名
      山崎達郎,丁 震昊,堀田博一,中野道彦,末廣純也
    • 学会等名
      平成29年度 E部門総合研究会
  • [学会発表] 微粒子誘電泳動を用いたDNA検出チップの提案2017

    • 著者名/発表者名
      山崎達郎,堀田博一,丁 震昊,中野道彦,末廣純也
    • 学会等名
      第70回 電気・情報関係学会九州支部連合大会
  • [学会発表] 微粒子誘電泳動を用いたDNA検出チップのPCR増幅特性2017

    • 著者名/発表者名
      堀田博一,山崎達郎,丁 震昊,中野道彦,末廣純也
    • 学会等名
      第70回 電気・情報関係学会九州支部連合大会
  • [備考] 九州大学研究者情報

    • URL

      http://hyoka.ofc.kyushu-u.ac.jp/search/details/K003722/research.html

  • [備考] Pure_Kyushu University

    • URL

      https://kyushu-u.pure.elsevier.com/en/persons/michihiko-nakano

  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      http://hv.ees.kyushu-u.ac.jp/Lab-j/index.html

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公開日: 2018-12-17  

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