電気化学的モレキュラービーコンによる高速遺伝子検出法の開発

利用电化学分子信标的高速基因检测方法的开发

基本信息

批准号：
16651060
负责人：
清尾康志
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本起案研究ではこれらの問題点を解決すべく、チップに固定化することなく溶液の状態で、高精度に遺伝子の検出が可能な新しい電気化学リガンドの開発を提案して、その実現に向けた基盤研究を実施した。本起案研究で提唱した「電気化学的モレキュラービーコン」は、従来の蛍光化学的モレキュラービーコンと同様シグナルのON/OFF機能を有した電気化学的分子デバイスであり、従来、精巧な微小電極やチップ技術、高価な装置が必要であった電気化学的遺伝子検出を、安価かつ容易に行えるための基盤技術の提供を目指す。本年の研究ではフェロセンとイオノフォアとの組み合わせによる機能性超分子のデザインと、その合成を行い、イオノフォア構造をバックボーンに組み込んだチミジン二量体ユニットの合成を以下の要領で達成した。チミジンの5'水酸基をジメトキシトリチル基で保護し、3'水酸基のホルミルメチル化の条件を種々検討した。その結果、一旦3'水酸基をアリル化し、次いで、四酸化オスミウムによるジオール化、過ヨウ素酸酸化を経ることで目的とするホルミルメチル化を効率よく行うことができた。また同様の工程を用いて、3'水酸基をTBDMS基で保護した、5'ホルミルメチルチミジンも効率よく合成することができた。その後、このふたつのアルデヒド化合物を3,6-ジオキサオクテン-1,8-ジアミンと還元的アミノ化を行い、チミジン二量体を合成することができた。ついで、TBDMS基の除去とアミノ基の保護、水酸基のホスフィチル化を行い、目的とするチミジン二量体ユニットを合成した。また、これを用いたオリゴDNAの合成も行った。以上、本研究を通してイオノフォア構造をバックボーンに組み込んだDNA合成の最大の鍵となる二量体ユニットの合成法を確立することができた。今後は今回確立した合成法を用いて、種々のオリゴDNAの合成とフェロセン残基の導入を行い、そのハイブリダイゼーション特性の評価と電気化学特性の評価を行う。

为了解决这些问题，本研究提出开发一种新型电化学配体，无需固定在芯片上即可在溶液状态下高精度检测基因。本研究提出的“电化学分子信标”是一种电化学分子装置，具有类似于传统荧光化学分子信标的信号ON/OFF功能，我们的目标是提供允许电化学基因检测的基础技术，而这以前需要昂贵的设备。能够廉价且容易地执行。在今年的研究中，我们设计并合成了二茂铁和离子载体的功能性超分子组合，并实现了主链中融入离子载体结构的胸苷二聚体单元的合成，如下所示。我们用二甲氧基三苯甲基保护胸苷的5'羟基，并研究了3'羟基甲酰甲基化的各种条件。结果，我们能够通过首先烯丙基化 3' 羟基，然后用四氧化锇将其二醇化，并用高碘酸将其氧化来有效地进行所需的甲酰甲基化。此外，使用类似的方法，还有效地合成了3'羟基被TBDMS基团保护的5'甲酰基甲基胸苷。然后，通过这两种醛化合物与3,6-二氧辛烯-1,8-二胺的还原胺化，我们能够合成胸苷二聚体。接下来，通过去除TBDMS基团、保护氨基并对羟基进行亚磷酰化来合成所需的胸苷二聚体单元。我们还用它合成了寡聚DNA。如上所述，通过这项研究，我们能够建立一种合成二聚体单元的方法，该二聚体单元是DNA合成的关键，并将离子载体结构整合到主链中。未来，我们将利用新建立的合成方法合成各种寡DNA，引入二茂铁残基，并评估其杂交和电化学性能。