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2021 年度 実施状況報告書

ナノ粒子拡散の画像解析に基づいたPCR不要な超高感度DNA検出技術の確立

研究課題

研究課題/領域番号 20KK0252
研究機関福井大学

研究代表者

坂元 博昭  福井大学, 学術研究院工学系部門, 准教授 (70552454)

研究分担者 坂元 知里  福井工業高等専門学校, 物質工学科, 准教授 (10711492)
高村 映一郎  福井大学, 学術研究院工学系部門, 助教 (30843015)
研究期間 (年度) 2020-10-27 – 2024-03-31
キーワードバイオセンサ / ナノ粒子 / 画像解析 / 遺伝子検査
研究実績の概要

新型コロナウイルスだけでなく、毎冬猛威を振るうインフルエンザウイルス、細菌による食中毒など私達は見えない敵と共存し社会活動をしなければならない。新型コロナウイルスによる被害は一次的には人命を奪うことであるが、2次的被害として、どこにいるのかわからないという不安により、見通しを立てることができず、経済活動が滞ってしまうことが挙げられる。したがって、ウイルス・微生物の有無を検知する技術が重要であることが、コロナ禍において改めて認識された。見えない敵であるウイルス・有害微生物等の有無を正確に、かつ、短時間で知る技術の開発を目指す。申請者が開発したプローブ修飾ナノ粒子による生体分子捕捉技術と台湾 Han-Sheng Chuang准教授らのナノ粒子移動速度の画像解析技術により、DNAとプローブ修飾ナノ粒子との結合について、ナノ粒子の移動速度を画像から計測することで判別する。さらに主成分分析を組み合わすことによって、その測定精度の向上を図る。日本と台湾の2グループの技術を集結融合し、画像から直接遺伝子を検出できるようなシステム構築を目的とする。
令和2年度において設計・合成した標的遺伝子を検出するためのプローブを用いた実験を行なった。令和3年度においては、検出対象遺伝子を認識することを可能としたプローブ修飾蛍光ナノ粒子の作製を行なった。蛍光粒子表面の処理、プローブ末端処理など双方の条件をすり合わせることで、蛍光粒子表面へプローブを精密に修飾することに成功した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

令和3年度の当初計画では、令和2年度に設計したプローブ配列の蛍光ナノ粒子修飾方法を台湾へ渡航して習得する予定であったが、新型コロナウイルス感染症の影響により実現できなかった。そこで、オンラインミーティングを適時実施しながら、実験を繰り返し、プローブ修飾ナノ粒子の作製方法を確立することができた。

今後の研究の推進方策

作製したプローブ修飾ナノ粒子を用いたセンサ評価を行う。溶液中の3次元的なブラウン運動を計測するための画像解析ソフトを用いて、検出対象遺伝子量と粒子運動性にどのような相関が見られるかを検証する。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] National Cheng Kung University(その他の国・地域)

    • 国名
      その他の国・地域
    • 外国機関名
      National Cheng Kung University
  • [雑誌論文] A high performance nanocomposite based bioanode for biofuel cell and biosensor application2021

    • 著者名/発表者名
      Ning Li, Hiroaki Sakamoto, Eiichiro Takamura, Haitao Zheng, Shin-ichiro Suye
    • 雑誌名

      Analytical Biochemistry

      巻: 631 ページ: 114363

    • DOI

      10.1016/j.ab.2021.114363

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Electrochemical Sensor Based on Electroactive Polymer and Sulfo-group-functionalized Graphene Oxide Composite for Detection of Dopamine2021

    • 著者名/発表者名
      Ning Li, Hiroaki Sakamoto, Eiichiro Takamura, Haitao Zheng and Shin-ichiro Suye
    • 雑誌名

      Sensor and Materials

      巻: 33 ページ: 4347-4360

    • DOI

      10.18494/SAM.2021.3435

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A DNA functionalized advanced electrochemical biosensor for identification of the foodborne pathogen Salmonella enterica serovar Typhi in real samples2021

    • 著者名/発表者名
      M.S. Bacchu , M.R. Ali, S. Das, S. Akter, H. Sakamoto, S.-I. Suye, M.M. Rahman, K. Campbell, M.Z.H. Khan
    • 雑誌名

      Analytica Chimica Acta

      巻: 1192 ページ: 339332

    • DOI

      10.1016/j.aca.2021.339332

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 蛍光粒子の拡散解析に基づいた高分子薄膜の局所粘性解析2021

    • 著者名/発表者名
      坂元博昭, 向當綾子, 西元奨太, Han-Sheng Chuang, 植松英之, 田上秀一, 髙村映一郎, 末信一朗
    • 学会等名
      2021年繊維学会年次大会
  • [学会発表] PCR検査精度向上のための光架橋性プローブ修飾磁気粒子(PPMP)の開発2021

    • 著者名/発表者名
      神田真穂, 向當 綾子, 矢嶋修登, 坂元博昭, 髙村映一郎, 末信一朗
    • 学会等名
      第15回バイオ関連化学シンポジウム
  • [学会発表] プローブ修飾粒子を用いた核酸バイオセンサの開発2021

    • 著者名/発表者名
      矢嶋 修登, 向當 綾子, 神田 真穂, 坂元 博昭, 高村 映一郎, 末 信一朗
    • 学会等名
      2021年繊維秋季研究発表会
  • [学会発表] Construction of a highly efficient RNA recovery technique using magnetic particles modified with photo-crosslinkable probes2021

    • 著者名/発表者名
      S. Yajima, A. Koto, M. Koda, H. Sakamoto, E. Takamura, S. Suye.
    • 学会等名
      2021 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • 国際学会

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公開日: 2022-12-28  

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