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磁性カーボンナノ粒子の光発熱効果を利用した高効率 PCR 法の開発

利用磁性碳纳米粒子的光热效应开发高效PCR方法

基本信息

批准号：
21K03921
负责人：
森本久雄
金额：
$ 1.5万
依托单位：
Toyo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03921/
关键词：
PCR ナノ粒子光発熱効果

项目摘要

2022 年度は，前年度に構築した実験システムを用い 2 段階 PCR を行った．本手法により従来法（サーマルサイクラーを用いた PCR）と同等の増幅量を保ちながらプロセス時間を短縮することに成功した．さらに本研究では PCR によって得られた主生成物（増幅対象である DNA 断片）だけでなく副産物（反応中に生成した増幅対象とは異なる配列・サイズの DNA 断片）の生成量も解析した．解析の結果，本手法では従来法に比べて副産物の生成量が少ないことがわかった．前述の通り本手法では従来法に比べて高速でサーマルサイクリングを行っており，これにより副産物の生成が抑制されたものと考えられる．次に本手法で熱源として使用する磁性カーボンナノ粒子の再利用について検討を行った．ナノ粒子を用いて 2 段階 PCR を行い，その後に反応溶液中の粒子を磁石により集めて上澄み液をピペットで取り除いた．次に粒子を滅菌水でウオッシュし，PCR に必要な各種薬品を加えて再度 2 段階 PCR を行った．再利用した粒子を用いた場合も従来法に比べて高速で PCR を行うことに成功したが，DNA 断片の増幅量は初回に比べて減少した．本研究では DNA 断片の増幅に必要な DNA ポリメラーゼが粒子に吸着して失活することを防ぐために，粒子表面を BSA（ウシ血清アルブミン）でブロッキングしている．初回の PCR において，粒子の発熱に起因して一部の BSA 分子は粒子から離脱している可能性があり，これによって DNA ポリメラーゼが失活し増幅量が減少したものと推察される．さらに本研究では，3 段階 PCR を行うための実験条件について検討を行った．本手法による 3 段階 PCR を行い，ターゲット DNA の増幅に成功した．

In 2022, the construction of a two-stage PCR was carried out in the previous year. This method is successful in reducing the time required for the amplification of the signal. In this study, PCR was used to analyze the amount of main products (increased amplitude target DNA fragments) and by-products (increased amplitude target DNA fragments) produced. The analysis results show that the amount of by-products produced by this method is less than that of the original method. The above mentioned methods are more efficient than the previous ones. The second method is to discuss the use of heat sources and magnetic particles for reuse. 2-stage PCR for particles in the reaction solution is performed, and the particles in the reaction solution are removed from the reaction solution. The second step of PCR is to add all kinds of necessary chemicals to the second step of PCR. The DNA fragments were amplified and the DNA fragments were reduced. In this study, DNA fragmentation was necessary for particle adsorption and inactivation, and BSA was detected on the particle surface. The initial PCR results in a decrease in the activity of BSA molecules due to a decrease in the activity of BSA molecules due to a decrease in the activity of BSA particles. In this study, 3-stage PCR was performed under the condition that it was performed. This method was successful in 3-stage PCR.