光・分子情報処理による保健医療現場での実用を指向した分子スクリーニング技術の開発

开发分子筛选技术，旨在利用光学和分子信息处理在医疗保健环境中实际应用

基本信息

批准号：
13J06027
负责人：
西村隆宏
金额：
$ 1.91万
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：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は，院内感染等防止，口臭などによる簡易診断，口腔ケアなどの課題に対して，対象となりうる複数の分子を簡易な手法でスクリーニングする技術を提案し，その有効性と実用に向けた課題点を明らかにすることを目的として行った．本年度は，前年度に引き続き，DNA計算技術を用いて対象分子の情報を加工し，光信号として一括に読み出し，複数の対象分子を同時に検出・定量する手法を検討するとともに，その基本動作を確認した．対象分子を蛍光シグナルへ符号化するためのDNA反応系を設計し，実証実験によりシグナル増幅率や利用可能な蛍光強度の階調などの基本特性を評価した．相補性を利用して設計されたDNAの自律的な反応を利用し，温度制御や基板等の加工チップや専用読み取り装置などが不要な，分子信号の増幅・符号化法を提案した．蛍光信号による分子情報の読み出しは，分子検出，定量に広く利用されている．しかし，同時に対象にできる分子の種類は，蛍光分子の使用可能な種類により制限される．提案手法では，対象分子の情報を，DNA反応により蛍光信号へ変換して，蛍光信号を増幅し，蛍光波長と強度を利用して符号化を行う．マイクロアレイ技術のように空間的に分子情報を展開するのではなく，蛍光信号の利用可能な帯域を効率よく利用することにより，one-pot での多数分子の同時検出を可能にする．実現に向けた要素技術として，ハイブリダイゼーション連鎖反応（HCR）に基づく蛍光信号の増幅と蛍光強度の階調を利用した符号化法を設計した．実験において，蛍光シグナルが増幅できること，増幅率が使用するDNAの構成により変調できることを確認した．また，２つの蛍光波長と５段階の強度レベルを利用した蛍光カラー符号化を確認した．また，多重化読み出しに向け，蛍光信号の時間変動を利用した，分子情報の符号化・復号化手法を検討した．

这项研究提出了一种筛选多个分子的技术，可以使用简单的方法来针对预防医院感染，由于口臭而引起的简单诊断和口腔护理，并进行进行，以阐明旨在实践使用的有效性和挑战。今年，在上一年之后，我们使用DNA计算技术研究了一种处理目标分子的信息，将它们全部读取为光学信号，并同时检测和量化多个目标分子，并确认这些方法的基本操作。设计了DNA反应系统以编码目标分子到荧光信号中，并通过示范实验评估了基本特征，例如信号扩增速率和可用荧光强度的渐变。使用使用互补性设计的DNA的自主反应，我们提出了一种扩增和编码分子信号的方法，该方法不需要温度控制，处理芯片，例如底物或专用的阅读设备。使用荧光信号读取分子信息，广泛用于分子检测和定量。但是，可以同时靶向的分子的类型受到可以使用的荧光分子的类型的限制。在提出的方法中，通过DNA反应将有关目标分子的信息转化为荧光信号，扩增荧光信号，并使用荧光波长和强度进行编码。与其在空间部署分子信息（如微阵列技术）上，还可以通过有效利用可用的荧光信号带来同时检测一锅中的多个分子。作为实现实现的基本技术，我们基于杂交链反应（HCR）和使用荧光强度等级的编码方法设计了荧光信号的扩增。在实验中，可以证实荧光信号可以扩增，并且可以通过所使用的DNA组成来调节扩增因子。另外，使用两个荧光波长和五个强度水平确认荧光颜色编码。此外，我们研究了一种使用荧光信号中的时间变化来编码和解码分子信息的方法。