1分子DNA検出のためのマイクロデバイス開発

单分子DNA检测微型装置的开发

基本信息

批准号：
05F05445
负责人：
野地博行
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、主として下記に挙げる研究成果があがった1.超微小溶液チャンバー中における制限酵素反応の1分子計測:外部電界に対して透過性のある素材(アクリルアミド)を用いた超微小溶液チャンバーを作成し、その中で1分子のDNAを制限酵素と反応させて切断し、その後外部電界を印加することで切断されたDNA断片長を計測するシステムの開発に成功した(Lab on Chip 2007)。ここでは、制限酵素が反応する高塩濃度でも外部電界によってDNAを引き延ばすために、高分子ポリマーを用い、最適な電界強度と周波数の検討も行った。その結果95%の伸長効率でDNAを引き延ばすことに成功した。2.超微小溶液チャンバー中におけるDNA複製反応の1分子計測:上記と同様の超微小溶液チャンバーを用いてLAMP(loop mediated isothermal amplification)法による1分子DNA増幅に成功した(Biomedical Microdevices in press)。確率的に各チャンバーに0ないしは1分子の鋳型DNA分子を閉じ込め、基板上にパターンしたマイクロヒーターで反応溶液と一緒に約65度で1時間保温した。その結果、増幅したDNAのパターンがポアソン分布することが確認された。これは、最初に鋳型DNAを閉じ込めたときに予想されるポアソン分布と一致しており、増幅されたDNAが一分子の鋳型DNA分子に由来することを意味する。以上の結果、1分子由来のDNA増幅が可能となり、きわめて微量な試料からのDNA診断が可能となった。

今年，我们主要取得了以下研究成果： 1.超微溶液室中限制性酶反应的单分子测量：使用对外部电场透明的材料（丙烯酰胺）的超微溶液室取得了成功。开发一种系统，其中一个 DNA 分子与限制性酶反应并切割，并通过施加外部电场来测量切割的 DNA 片段的长度（Lab on Chip 2007）。在这里，为了即使在限制酶发生反应的高盐浓度下也能使用外部电场拉伸 DNA，我们使用了高分子量聚合物并研究了最佳电场强度和频率。结果，他们成功地延长了 DNA，延长效率为 95%。 2.超微溶液室中DNA复制反应的单分子测量：使用与上述相同的超微溶液室，我们成功地通过LAMP（环介导等温扩增）方法扩增单分子DNA（Biomedical Microdevices in press））。将0到1个模板DNA分子随机限制在每个室中，并使用基板上图案化的微加热器将温度与反应溶液一起保持在约65摄氏度一小时。结果证实，扩增的DNA的模式是泊松分布的。这与模板 DNA 最初被限制时预期的泊松分布一致，并且意味着扩增的 DNA 来自单个模板 DNA 分子。其结果是，可以扩增来自单个分子的DNA，从而可以从极小的样本进行DNA诊断。