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2014 Fiscal Year Research-status Report

キセノ核酸スイッチ分子の創製

Research Project

Project/Area Number 25350962
Research InstitutionGunma University

Principal Investigator

桑原 正靖  群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (40334130)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywordsキセノ核酸 / 核酸アプタマー / スイッチ分子 / 刺激応答性 / 環境応答性
Outline of Annual Research Achievements

外部刺激や環境に応じて、結合活性が変化する核酸アプタマーをベースとしたスイッチ分子は、薬物送達システム(DDS)やバイオセンサー、分子デバイスなどへの応用が期待される。これまでの研究で応募者は、キセノ核酸である架橋型ヌクレオチド(BNA/LNA)を含むトロンビン結合性人工核酸アプタマーの創製に成功した。そこで本研究では、得られた人工核酸アプタマーを改変設計することによって、外部刺激や環境による架橋型ヌクレオチドの化学変換をトリガーとするキセノ核酸スイッチ分子の創製を検討しており、昨年度までに活性制御モジュールのライブラリの構築に成功している。さらに本年度は非平衡キャピラリー電気泳動(NECEEM)法を用いたキャピラリー電気泳動法セレクション(CE-SELEX)法により、血管内皮細胞成長因子(VEGF)を標的として、3つの異なるライブラリ(1種類の天然型DNA,2種類の修飾チミジンを含む人工核酸ライブラリ)から、それぞれVEGF結合性アプタマーを得た。NECEEM法を用いた結合活性評価では、Kd値がサブナノモラーの強い結合親和性を示すものが、人工核酸ライブラリから選択されたアプタマーに複数見出された。この結果は、結合親和性に対する修飾基導入の優位性を示唆している。さらに、ライブラリの鎖長についても新たに検証を行った。CE-SELEXでは、キャピラリー電気泳動による分離能(鎖長が長くなればなるほど、NECEEMによる活性種と不活性種のピークは近接し分離が困難になる)のために、70mer程度のオリゴDNAが用いられてきたが、条件を最適化することにより、100merのアプタマーを同法にて取得することに成功した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

キャピラリー電気泳動SELEXの適用ライブラリの拡張や新規修飾核酸アプタマーの取得に成功したことは意義深い。

Strategy for Future Research Activity

最適化活性制御モジュールを用いたキャピラリー電気泳動により創製されたスイッチ分子の機能評価を行う。

  • Research Products

    (16 results)

All 2015 2014

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (12 results) (of which Invited: 1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] In vitro selection of DNA-based aptamers that exhibit RNA-like conformations using a chimeric oligonucleotide library that contains two different xeno-nucleic acids.2015

    • Author(s)
      Hagiwara K, Fujita H, Kasahara Y, Irisawa Y, Obika S, Kuwahara M.
    • Journal Title

      Mol Biosyst.

      Volume: 11(1) Pages: 71-76

    • DOI

      10.1039/c4mb00436a

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Polymerase-mediated high-density incorporation of amphiphilic functionalities into DNA: enhancement of nuclease resistance and stability in human serum.2015

    • Author(s)
      Fujita H, Nakajima K, Kasahara Y, Ozaki H, Kuwahara M.
    • Journal Title

      Bioorg Med Chem Lett.

      Volume: 25(2) Pages: 333-6

    • DOI

      10.1016/j.bmcl.2014

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Minimal thioflavin T modifications improve visual discrimination of guanine-quadruplex topologies and alter compound-induced topological structures.2014

    • Author(s)
      Kataoka Y, Fujita H, Kasahara Y, Yoshihara T, Tobita S, Kuwahara M.
    • Journal Title

      Anal Chem.

      Volume: 86(24) Pages: 12078-84

    • DOI

      10.1021/ac5028325

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 医薬・診断薬創製に向けた化学修飾核酸アプタマーのセレクション法開発2015

    • Author(s)
      桑原正靖
    • Organizer
      日本薬学会第135年会
    • Place of Presentation
      神戸学院大学
    • Year and Date
      2015-03-28 – 2015-03-28
    • Invited
  • [Presentation] キャピラリー電気泳動セレクション法による血管内皮細胞増殖因子結合性塩基修飾DNAアプタマーのセレクション2015

    • Author(s)
      本田 直渡,笠原 勇矢,萩原 健太,桑原 正靖
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会(2015)
    • Place of Presentation
      日本大学理工学部船橋キャンパス/薬学部
    • Year and Date
      2015-03-27 – 2015-03-27
  • [Presentation] オリゴヌクレオチドの鎖長がキャピラリー・ゾーン電気泳動法による標的/核酸アプタマー複合体の分離能に及ぼす影響2015

    • Author(s)
      萩原健太,本田直渡,笠原勇矢,桑原正靖
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会(2015)
    • Place of Presentation
      日本大学理工学部船橋キャンパス/薬学部
    • Year and Date
      2015-03-27 – 2015-03-27
  • [Presentation] グアニン四重鎖を標的としたN3位修飾チオフラビンT アナログの創製2015

    • Author(s)
      片岡由佳,藤田博仁,笠原勇矢,桑原正靖
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会(2015)
    • Place of Presentation
      日本大学理工学部船橋キャンパス/薬学部
    • Year and Date
      2015-03-27 – 2015-03-27
  • [Presentation] 架橋型ヌクレオチドからなるキセノ核酸の酵素的合成2015

    • Author(s)
      笠井達郎,片岡由佳,藤田博仁,本田直渡,笠原勇矢,小比賀聡,桑原正靖
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会(2015)
    • Place of Presentation
      日本大学理工学部船橋キャンパス/薬学部
    • Year and Date
      2015-03-27 – 2015-03-27
  • [Presentation] Modified DNA Aptamers that Bind to Vascular Endothelial Growth Factors2014

    • Author(s)
      Naoto Honda,Kenta Hagiwara,Yuuya Kasahara,Masayasu Kuwahara
    • Organizer
      3rd Asian Chemical Biology Conference (ACBC3)
    • Place of Presentation
      National University of Singapore(NUS), Singapore
    • Year and Date
      2014-12-16 – 2014-12-16
  • [Presentation] Synthesis and Binding Analysis of Thioflavin T Analogs Targeting G-Quadruplex2014

    • Author(s)
      Yuka Kataoka,Hiroto Fujita,Yuuya Kasahara,Toshitada Yoshihara,Seiji Tobita,Masayasu Kuwahara
    • Organizer
      3rd Asian Chemical Biology Conference (ACBC3)
    • Place of Presentation
      National University of Singapore(NUS), Singapore
    • Year and Date
      2014-12-16 – 2014-12-16
  • [Presentation] Selection of DNA aptamers with base modifications using a capillary electrophoresis-based method2014

    • Author(s)
      Yuuya Kasahara,Naoto Honda,Kenta Hagiwara,Masayasu Kuwahara
    • Organizer
      The 41st International Symposium on Nucleic Acids Chemistry 2014 (ISNAC2014)
    • Place of Presentation
      北九州国際会議場,福岡
    • Year and Date
      2014-11-05 – 2014-11-05
  • [Presentation] キャピラリー電気泳動法を用いた人工核酸アプタマーの迅速セレクション法の開発2014

    • Author(s)
      桑原正靖,萩原健太,笠原勇矢
    • Organizer
      日本分析化学会63年会
    • Place of Presentation
      広島大学東広島キャンパス
    • Year and Date
      2014-09-17 – 2014-09-17
  • [Presentation] キャピラリー電気泳動法を用いたタンパク質結合性塩基修飾DNAアプタマーの創製2014

    • Author(s)
      本田直渡,萩原健太,笠原勇矢,桑原正靖
    • Organizer
      日本化学会第8回バイオ関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      岡山大学津島キャンパス
    • Year and Date
      2014-09-11 – 2014-09-11
  • [Presentation] Modified DNA Aptamer-Based Separation of Small Molecules by Capillary Electrophoresis2014

    • Author(s)
      Yuuya Kasahara,Yurika Watanabe,Masayasu Kuwahara
    • Organizer
      XXI Round Table on Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids (IRT2014)
    • Place of Presentation
      Poznan, Poland
    • Year and Date
      2014-08-25 – 2014-08-26
  • [Presentation] DNA Aptamers Containing 2'-Deoxy-2'-Fluoroguanosine2014

    • Author(s)
      Kenta Hagiwara,Yuuya Kasahara,Yuuta Irisawa,Masayasu Kuwahara
    • Organizer
      XXI Round Table on Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids (IRT2014)
    • Place of Presentation
      Poznan, Poland
    • Year and Date
      2014-08-25 – 2014-08-26
  • [Book] RNA Technologies (Chemical Biology of Nucleic Acids); Progress in Chemically Modified Nucleic Acid Aptamers2014

    • Author(s)
      M. Kuwahara
    • Total Pages
      243-270
    • Publisher
      Springer

URL: 

Published: 2016-05-27  

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