高精度・多検体同時解析可能な巨大ＤＮＡコーミング法の開発

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24760648
• 研究機関: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 栗田 弘史 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70512177)
• キーワード: DNA伸張固定 / 分子コーミング

研究概要

本研究では分子生物学・ナノエレクトロニクスなど広範囲に応用可能なゲノムサイズDNA伸張固定・多検体同時解析・集積化を可能にする新規分子コーミング技術の開発を目的としている。前年度の研究では、微細流路内部に単一の油-液界面を形成し、ポンプを用いてその界面移動を制御してDNAを伸張固定できることを示した。今年度はこの方法についてDNA伸張固定の基礎的検討を行った。界面移動速度、DNA溶液特性(DNA濃度、pH、塩濃度)、油-液界面特性(界面活性剤、界面へのDNAの吸着)、オイル特性(粘度、比重)およびガラス表面特性(親水・疎水)をパラメータとして分子コーミングを行い、蛍光顕微鏡観察によりDNA観察を行った。その結果、既往のコーミング法と同様にDNAの伸張固定化には添加するNaCl濃度が伸張度と固定化密度に大きく影響することが示された。また断面のアスペクト比が異なる微細流路を用いると流路上面から見た界面形状が変化する。DNAは界面に対して垂直に伸張固定されるため、界面を湾曲させずに流れ方向にDNAを伸張固定するには断面のアスペクト比が小さい流路が適していた。また安定した流れ・界面の形成に水溶液とオイルの比重の関係が重要であった。この方法の応用例として、長鎖DNAを酸化ストレスに晒し、それによるDNAの切断を定量的に解析した。さらに反応時に抗酸化剤を添加した場合にはDNA切断が抑制され、抗酸化効果も定量化できた。

研究成果

• [雑誌論文] Radical reaction in aqueous media injected by atmospheric pressure plasma jet and protective effect of antioxidant reagents evaluated by single-molecule DNA measurement (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Kurita, Mika Shimizu, Kaori Sano, Tomoko Nakajima, Hachiro Yasuda, Kazunori Takashima, and Akira Mizuno
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: vol. 53 ページ: 05FR01 (4 pp.)
  • DOI: 10.7567/JJAP.53.05FR01
  • 査読あり
• [雑誌論文] Real-time single-molecule observations of T7 Exonuclease activity in a microflow channel (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Takahashi, T. Usui, S. Kawasaki, H. Miyata, H. Kurita, S.-i. Matsuura, A. Mizuno, M. Oshige, and S. Katsura
  • 雑誌名: Analytical Biochemistry 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1016/j.ab.2014.04.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Safety evaluation of nonthermal atmospheric pressure plasma liquid treatment: Single DNA molecule-based method (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Antoniu, T. Nakajima, H. Kurita, and A. Mizuno
  • 雑誌名: Journal of Electrostatics 巻: 72 ページ: 210-217
  • DOI: 10.1016/j.elstat.2014.02.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] A New Direct Single-Molecule Observation Method for DNA Synthesis Reaction Using Fluorescent Replication Protein A (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Takahashi, S. Kawasaki, H. Miyata, H. Kurita, T. Mizuno, S.-i. Matsuura, A. Mizuno, M. Oshige, and S. Katsura
  • 雑誌名: Sensors 巻: 14 ページ: 5174-5182
  • DOI: 10.3390/s140305174
  • 査読あり
• [雑誌論文] DNA切断頻度を指標とした放電生成物を放出する家電製品の生体に対する安全性評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 栗田弘史、水野彰
  • 雑誌名: 静電気学会誌 巻: 37 ページ: 144-149
  • 査読あり
• [学会発表] Quantitative evaluation of DNA strand breaks induced by oxidative radicals based on single-molecule DNA measurement (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Kurita, Kaori Sano, Tatsuya Takata, Tomoko Nakajima, Hachiro Yasuda, Kazunori Takashima, and Akira Mizuno
  • 学会等名: The 17th Biennial Meeting of Society for Free Radical Research International (SFRRI 2014)
  • 発表場所: 国立京都国際会館
  • 年月日: 20140323-20140326
• [学会発表] Integrative analysis of cellular response induced by non-thermal plasma (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Kurita, Kaori Sano, Mika Shimizu, Tomoko Nakajima, Hachiro Yasuda, Kazunori Takashima, and Akira Mizuno
  • 学会等名: ISPlasma 2014 / IC-PLANTS 2014
  • 発表場所: 名城大学
  • 年月日: 20140302-20140306
• [学会発表] Analysis of DNA damage and cellular responses induced by atmospheric pressure plasma jet exposure (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Kurita, Kaori Sano, Mika Shimizu, Tomoko Nakajima, Hachiro Yasuda, Kazunori Takashima, and Akira Mizuno
  • 学会等名: 8th International Conference on Reactive Plasmas and 31st Symposium on Plasma Processing
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 20140203-20140207
  • 招待講演
• [学会発表] Strand breaks on large DNA as an indicator of radical reaction in non-thermal plasma-treated water (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Kurita, Kaori Sano, Mika Shimizu, Tomoko Nakajima, Hachiro Yasuda, Kazunori Takashima, Akira Mizuno
  • 学会等名: 3rd International Symposium on Non-Thermal Plasma for Environmental Applications
  • 発表場所: 浙江大学, 中国
  • 年月日: 20131207-20131208
• [学会発表] 培養細胞を内包した油中液滴の静電操作による遺伝子導入法の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋 昇汰, 栗田 弘史, 浅田 淳, 沼野 利佳, 高島 和則, 水野 彰
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 20131203-20131206
• [学会発表] 蛍光複製タンパク質Aを用いた1本鎖DNA標識によるDNA合成反応のリアルタイム1分子計測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋 俊介, 川崎 祥平, 山口 晃史, 宮田 英史, 栗田 弘史, 水野 武, 松浦 俊一, 水野 彰, 大重 真彦, 桂 進司
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 20131203-20131206
• [学会発表] Strand breaks on large DNA as an indicator of radical reaction in aqueous solution exposed to atmospheric pressure non-thermal plasma (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Kurita, Kaori Sano, Tomoko Nakajima, Hachiro Yasuda, Kazunori Takashima, and Akira Mizuno
  • 学会等名: 第26回プラズマ材料科学シンポジウム(SPSM-26)
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 20130923-20130924
• [学会発表] Analysis of radical reaction by non-thermal atmospheric pressure plasma exposure using single-molecule DNA measurement (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Kurita, Tomoko Nakajima, Hachiro Yasuda, Kazunori Takashima, and Akira Mizuno
  • 学会等名: 2013 JSAP-MRS Joint Symposia
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス
  • 年月日: 20130915-20130920
• [学会発表] 油中静電操作技術を応用した培養細胞への遺伝子導入法の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋 昇汰, 栗田 弘史, 浅田 淳, 沼野 利佳, 高島 和則, 水野 彰
  • 学会等名: 第37回静電気学会全国大会
  • 発表場所: 千葉大学
  • 年月日: 20130910-20130911
• [学会発表] Safety Evaluation of Home Electric Appliances Equipped with Discharge Devices Based on Single-molecule Measurement of Strand Breaks on Large DNA (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Kurita and Akira Mizuno
  • 学会等名: The 9th Asian-European International Conference on Plasma Surface Engineering
  • 発表場所: Ramada Plaza Jeju, Korea
  • 年月日: 20130826-20130830
• [学会発表] 酸化ストレスによる直鎖状長鎖DNA切断の1分子鎖長計測に基づく速度論的解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 栗田 弘史、中島 知子、高田 達也、安田 八郎、髙島 和則、水野 彰
  • 学会等名: 第66回日本酸化ストレス学会学術集会
  • 発表場所: ウインク愛知
  • 年月日: 20130614-20130615
• [備考] 豊橋技術科学大学 環境・生命工学系 静電気応用研究室 ホームページ
  • URL: http://ens.tut.ac.jp/electrostatics/