ナノポア計測とDNAコンピューティング技術による超低濃度microRNAの検出

利用纳米孔测量和DNA计算技术检测超低浓度microRNA

基本信息

批准号：
22KJ1231
负责人：
竹内七海
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

機能性RNAの一種であるmicroRNA (miRNA)はがんの種類特異的に発現異常を示すため、その発現パターンをバイオマーカーとして利用することが注目されている。本研究では、標的分子を一分子レベルで検出可能なナノポアセンシングに、DNA分子を用いた演算手法であるDNAコンピューティング技術を組み合わせることにより、体液中の低濃度なmiRNA発現パターンを高感度に検出する。液体生検で用いる診断マーカーの一つであるmiRNAはがん特異的な発現パターンを示すことから、がん診断に向けた高感度のmiRNA検出法が求められている。申請者はこれまでにDNAコンピューティング技術とナノポア計測を組み合わせた手法を用いて体液中のaM～fMレベルの超低濃度miRNA検出に成功したが、その検出機構は未解明であった。本年度は、ナノポア計測によって超低濃度miRNAが検出される現象が体液サンプルだけではなく化学合成miRNAを用いた場合にも観察されることを確認し、その機構解明に取り組んだ。様々な条件で化学合成miRNAのナノポア計測を行い、検出感度が上昇する条件を見出した。さらに、これまで検証に用いてきたmiRNAとは異なる種類のmiRNAと検出用DNAを用いた場合にも低濃度検出が可能であることを確認した。加えて理論的なアプローチにより標的分子がナノポアに捕捉される際のエネルギー障壁が実験結果に依存して変化することを発見し、本現象への理解を深めた。本年度はこれらに関連する成果に関して、査読付き論文1報、書籍3件、国際学会2件、国内学会5件において公表した。

MicroRNA（miRNA）是一种功能性RNA，以癌症类型的方式表现出异常的表达，其表达模式被用作生物标志物。在这项研究中，允许在单分子水平检测靶分子的纳米含量，而DNA计算技术是使用DNA分子的算术技术，用于检测具有高敏感性的低浓度miRNA表达模式。自miRNA（液体活检中使用的诊断标记之一）以来，表现出癌症特异性表达模式，因此需要一种高度敏感的方法来检测用于癌症诊断的miRNA。申请人已使用一种结合DNA计算技术和纳米孔测量的方法成功地检测到了AM处的超低浓度miRNA至体液中的FM水平，但是尚未阐明该检测的检测机制。今年，我们确认，不仅在体液样品中，而且在使用化学合成的miRNA时，还可以通过纳米孔测量来检测到超低浓度miRNA，并努力阐明该机制。我们在各种条件下对化学合成的miRNA进行了纳米孔测量，发现了提高检测灵敏度的条件。此外，即使使用用于验证的不同类型的miRNA和检测DNA，也可以证实低浓度检测是可能的。此外，理论方法发现，纳米孔捕获目标分子时的能屏障根据实验结果而变化，从而增强了我们对这种现象的理解。今年，与这些相关的结果已在一份同行评审的论文，三本书，两次国际学术会议和五次国内学术会议上发表。

项目成果

期刊论文数量（12）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

疾患バイオマーカーとしてのマイクロRNAと診断応用

MicroRNA 作为疾病生物标志物和诊断应用

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
落谷孝広;松﨑潤太郎
通讯作者：
松﨑潤太郎

MOLECULAR BASIS OF FEMTOMOLAR-NANOPORE-DETECTION OF DNAS WITH THE EXCESS COMPLEMENTARY PROBES

过量互补探针飞摩尔纳米孔检测 DNA 的分子基础

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Abugomaa A;Elbadawy M;Yamamoto H;Ayame;H;Ishihara;Y;Sato;Y;Yamawaki;H;Kaneda;M;Usui;T;Sasaki;K;Nanami Takeuchi
通讯作者：
Nanami Takeuchi

Nanopore sensing of femtomolar DNAs using the excess complementary probes

使用过量互补探针对飞摩尔 DNA 进行纳米孔传感