Development of electrochemical gene detection method using small molecule ligand

利用小分子配体的电化学基因检测方法的开发

• 批准号: 19K05534
• 负责人: 武井 史恵
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: National Defense Medical College
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K05534/
• 关键词: DNA; EIS; 小分子リガンド; PCR; RNA; 蛍光分子; DNA結合分子; 炭素電極; 遺伝子検出; 電気化学; リガンド

申請者の独自技術であるDNAの特殊構造に特異的に結合する“小分子リガンド”を使った遺伝子蛍光検出法を基盤とし、新たに電気化学的な手法を用いた高選択的な高感度生体分子計測法を構築することを目的として、研究を始めた。電気化学的手法としてインピーダンス(EIS)を用い、DNAと小分子リガンドの相互作用の変化を電気シグナルとして検出する方法の開発を目指し、昨年は小分子リガンドを固定化した電極の開発と基本原理の実証を行った。本年度はあらたに電気化学特性を持ち、かつ、DNAの特殊構造に特異的に結合する小分子リガンドの開発を行い、電極表面状に固定化を必要としない検出系の開発を目指して様々な化合物の特性について調べると同時に、新たな化合物の合成をおこなった。我々が蛍光分子として用いてきた2,7-ジアミノ1,8-ナフチリジン誘導体(DANP誘導体）のインピーダンスに対する電気化学的な性質を調べたところ、ナフチリジン環上にニトロ基が存在する(DANP-NO2）場合、存在しない場合(DANP)に比べてインピーダンスの変化は大きいことが分かった。その一方で、DANP-NO2のDNAへの結合能力が弱いため、検出を目的としたDNAを加えたときのEISの変化は小さく、インピーダンス測定によってDNAの特殊構造を特異的に検出する測定にDANP-NO2は適さないことが示唆された。またこの検出系では電極上にDNAや酵素等が吸着されるのを防ぐためPVAコートを行っているが、このPVAとDNAP誘導体の間で相互作用があると考えられ、電極表面状についても再検討が必要であることが分かった。

The applicant's unique technology is to combine the "small molecule" with the "high sensitivity" of the molecular detection method. The development of electrochemistry methods for the immobilization of small molecules and the application of DNA and small molecule molecules in the development of electrochemistry (EIS) was discussed. This year, the development of electrochemistry, the special structure of DNA, the specific binding, the development of small molecules, the immobilization of electrode surfaces, the development of detection systems, the adjustment of compound characteristics, and the synthesis of new compounds were discussed. The electrochemical properties of the photo-induced substance (DANP) are modulated in the presence of a 2,7-membered ring (DANP) and in the presence of a 1,8-membered ring (DANP). DANP-NO2 DNA binding ability is weak, and DANP-NO2 DNA binding ability is weak. The interaction between PVA and DNAP inducer is necessary for further investigation of the surface morphology of the electrode.

项目成果

Electrochemical Impedimetric Real-Time Polymerase Chain Reactions Using Anomalous Charge Transfer Enhancement

使用异常电荷转移增强的电化学阻抗实时聚合酶链反应

• DOI: 10.1021/acs.analchem.2c01659
• 发表时间: 2022
• 期刊: Analytical Chemistry
• 影响因子: 7.4
• 作者: Nobusawa Kazuyuki;Han Huan-Wen;Takei Fumie;Chu Ting-Chieh;Hashida Noriyasu;Yamashita Ichiro
• 通讯作者: Yamashita Ichiro

Hydrolytically Stable Monolayers Derived from Epoxy Silane

源自环氧硅烷的水解稳定单层膜

• DOI: 10.1246/cl.190700
• 发表时间: 2020
• 期刊: Chem. Lett.
• 作者: Nobusawa;K; Sabani;N. B.; Takei;F.; Nakatani;K. and Yamashita I
• 通讯作者: K. and Yamashita I

Protective Effect of Luminal Uric Acid Against Indomethacin-Induced Enteropathy: Role of Antioxidant Effect and Gut Microbiota

• DOI: 10.1007/s10620-021-06848-z
• 发表时间: 2021-02
• 期刊: Digestive Diseases and Sciences
• 影响因子: 3.1
• 作者: Akinori Wada;Masaaki Higashiyama;C. Kurihara;Suguru Ito;Rina Tanemoto;Akinori Mizoguchi;S. Nishii;Kenichi Inaba;N. Sugihara;Yoshinori Hanawa;Kazuki Horiuchi;N. Shibuya;Misaki Akiyama;Y. Okada;C. Watanabe;S. Komoto;K. Tomita;F. Takei;R. Hokari

Development of Electrochemical Detection of PCR products useing 2, 7-diamino-1,8-naphthyridine derivatives

使用2, 7-二氨基-1,8-萘啶衍生物电化学检测PCR产物的开发

• 发表时间: 2022
• 作者: F. Takei;S. Hiruma;K. Kamata;I. Yamashita
• 通讯作者: I. Yamashita

インピーダンス測定によるPCRのリアルタイムモニタリング

通过阻抗测量实时监测PCR

• 发表时间: 2021
• 作者: 韓 煥文;信澤 和行;武井 史恵;朱 鼎傑; 橋田 徳康;山下 一郎
• 通讯作者: 山下 一郎