2011 Fiscal Year Annual Research Report
DNAアプタマーと合成ポリマーの融合による特異的分子認識材料の開発
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11J09545
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
菅原 勇貴 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Keywords | 分子認識ゲート膜 / 感温性ポリマー / N-イソプロピルアクリルアミド / 相転移 / DNA / アプタマー / コンジュゲート / センサー |
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| Research Abstract |
本研究は、多様な標的分子を特異的に検出する新規なセンサー材料を目指し、DNAアプタマーを用いた新規な分子認識ゲート膜の開発を目的としている。当ゲート膜は、レセプターとしてDNAアプタマーを、アクチュエーターとして感温性ポリマー(ポリN-イソプロピルアクリルアミド)を持ち、標的分子の認識により多孔質膜の細孔の開閉を行う。まず、分子認識リニアポリマーを作製し、ポリマーの相転移現象を観察し期待する膨潤/収縮挙動が生じることの検証を行った。その結果、感温性ポリマーにコンジュゲートされているDNAが1本鎖DNAの場合に比べ2本鎖DNAの場合ではポリマーの膨潤/収縮挙動が変化することが明らかとなった。このことから、感温性ポリマーを修飾する2本鎖DNA内のアプタマーが標的分子を認識し2本鎖DNAが解離した際にポリマーの収縮を誘起できると考えられる。またポリマーの膨潤/収縮挙動の機構の解明のため、FTIRによって分子認識リニアポリマーの保持する水分子を分析した。その結果、DNAの1本鎖/2本鎖の違いによってポリマーの収縮は影響を受けないことが観察された。つまりポリマーの挙動の変化はDNAの持ち込む水が要因ではないと示唆された。
さらに、標的分子としてタンパク質であるトロンビンを選定し、トロンビン結合アプタマーと相補的DNAをどの位置にいくつの塩基対長さで会合させ2本鎖DNAを形成させればよいかの調査を行った。その結果、相補的DNAとアプタマーの会合を、アプタマー内のG四重鎖を構成する塩基の位置で行わせるように設計を行うべきであると判明し、また適切な塩基対数も明らかとなった。以上の結果から、DNAアプタマーを用いた分子認識ゲート膜の実現性が証明された。さらにDNAアプタマーの分子認識によってアクチュエーターである感温性ポリマーの挙動をより顕著にするための指針が得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、DNAをコンジュゲートしたリニア感温性ポリマーの作製に成功し、相転移現象の観察からDNAの状態により感温性ポリマーの膨潤/収縮挙動が変化することを実証できた。また分光学的分析によってポリマーの挙動のメカニズムの解析が行えた。またアプタマーの標的分子認識によるポリマーへの作用をより大きくするための指針を得た。よっておおむね順調だと判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
1.トロンビンを標的分子として分子認識リニアポリマーの標的分子に対する応答を観測する。
2.プラズマグラフト重合により開発した分子認識ポリマーを用いてゲート膜を開発し、透過流束測定を行い標的分子に対する応答を評価する。
3.開発したゲート膜を用いてDDSを志向したマイクロカプセルの開発を行う。
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