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2021 年度 実施状況報告書

SATIC法による細胞内マイクロRNAイメージング技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K05317
研究機関日本大学

研究代表者

桑原 正靖  日本大学, 文理学部, 教授 (40334130)

研究分担者 藤田 博仁  日本大学, 文理学部, 助手 (60822244)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワードmiRNA / バイオマーカー / イメージング / 等温遺伝子増幅法 / Point of Care Testing
研究実績の概要

本法ではこれまでにmRNAの特異的検出系の開発を行ってきたがmRNAとは異なり、miRNAは20mer程度の短鎖であるため、増幅反応における開始複合体の形態を最近接塩基対パラメータ(nearest neighbor parameters)を用いた核酸の安定性予測に基づき種々検討した。miRNA標的の検出系では、標的のヌクレオチド鎖と検出試薬のひとつである捕捉ヌクレオチド鎖との解離・結合によるターンオーバーがないため、検出感度は概して長鎖のmRNA標的よりも劣ることが当初より分かっていた。しかし、本研究において、シグナル増幅をもたらすポリメラーゼ反応による増幅配列の最適化を行ったり、φ29DNAポリメラーゼやBst DNAポリメラーゼ、KOD DNAポリメラーゼなど用いる酵素やその組み合わせ等を変更したりすることにより反応効率を高めることができ、当該問題について解決の目途が付けられた。さらに、配列が異なる複数の標的を同時に検出するための蛍光プローブであるチオフラビンT誘導体やマラカイトグリーン等の誘導体を新たに得ることができた。マラカイトグリーンは発光波長がチオフラビンTよりも長波長にあり(λem = 630nm)、従来、核酸プローブとして使用されてきたが、疎水性が高く非特異的な吸着等の問題があった。本研究では、エチレングリコール鎖等の導入により親水性を高めた誘導体を設計・合成することができた。

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

各種DNAポリメラーゼ等を検討したことに加え、増幅配列の再構築を行ったことにより、感度向上が確認され、プローブの種類も増やすことができたため。φ29DNAポリメラーゼおよびBst DNAポリメラーゼについては、市販の同族のものあっても、いくつか遺伝子工学的に改変を加えたものが幾種かあり、また、自作したKOD DNAポリメラーゼについては、3’ー>5’エキソヌクレアーゼ活性を低減させたものなど幾種かについて検証を行うことができた。プローブについては、蛍光発光波長が従来のものとは異なるものを得ることができた。

今後の研究の推進方策

今後、癌関連マーカーとして知られるmiRNA-210やmiRNA-155等のmiRNAについて定量検出系を構築し、夾雑物を含む実サンプルを用いた最適化を行う。また、複数種の標的miRNAの同時検出のための蛍光プローブについても追加して設計合成を行う。さらに、検出反応・増幅反応における夾雑物の影響等について、系統的な検証を行なうとともに、デタージェントの添加等によるバックグランド発光の低減効果等について、蛍光顕微鏡を用いて検討を行う。さらに経時測定を行う予定であるため、プローブの退色についても検討する。

次年度使用額が生じた理由

検出系検証のためのオリゴヌクレオチドが予想よりも少なく済んだ。次年度は、条件を精査するために、より多くの配列の異なるオリゴヌクレオチドを使用する予定である。また、これに伴い、DNAポリメラーゼやヌクレオシド三リン酸等の使用も大幅に増加する見込みである。ヌクレオシド三リン酸については、副反応の低減のため、高純度でフレッシュなものを要することが分かっている。そのため、割高ではあるが少量のものを購入して使用する予定である。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2021

すべて 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件)

  • [学会発表] 新規バイオマーカー検出法(SATIC 法)の開発と今後2021

    • 著者名/発表者名
      桑原正靖
    • 学会等名
      第94回日本内分泌学会学術総会
    • 招待講演
  • [学会発表] 等温遺伝子増幅法におけるマルチプレックス検出に向けたグアニン四重鎖結合性蛍光色素の検討2021

    • 著者名/発表者名
      藤田博仁,田村美雪,桑原正靖
    • 学会等名
      日本化学会 第102春季年会 (2022)
  • [学会発表] マラカイトグリーン結合性DNAアプタマーのセレクションおよび蛍光特性評価2021

    • 著者名/発表者名
      田村美雪,藤田博仁,桑原正靖
    • 学会等名
      日本化学会 第102春季年会 (2022)

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公開日: 2023-12-25  

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