DNAコンジュゲート・ナノデバイスによるバイオチップの超機能化

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本研究では、被検体DNAと相補的な塩基配列を有するDNA(リガンドDNA)を泳動流路に擬似的に固定した超機能化バイオチップを構築し、被検体DNAの正常型と一塩基変異型をマイクロチップ電気泳動で1分以内に分離することに成功した。まず、5'末端をメタクリロイル基で修飾したDNAとアクリルアミドをラジカル共重合し、リガンドDNAを側鎖に担持したポリアクリルアミド(DNAコンジュゲート・ナノデバイス)を合成した。次に、この水溶液をマイクロチップに掘られた幅110μm、深さ50μm、長さ25mmの泳動流路に充填した。負電荷を帯びたリガンドDNAは、そのままでは電圧を印加することによって泳動してしまう。本手法では、リガンドDNAを電気的に中性な高分子であるポリアクリルアミドに担持させて、泳動流路内に実質的に静止している状態を作り出すことに成功した。被検体DNAとしては、ガン原遺伝子c-K-rasの発ガン性一塩基変異部位を含む、12量体の正常型および一塩基変異型DNAを使用した。一方、リガンドDNAとしては、正常型と相補的な6量体のDNAを用いた。電気泳動中に、正常型および一塩基変異型の被検体DNAは、それぞれリガンドDNAと二重鎖を形成する。その際、リガンドDNAが一塩基変異型と形成する重鎖は、正常型と比べて安定性が低くなる。この差を利用することにより、泳動フェログラムにおいて正常型と一塩基変異型のピークを明確に分離することに成功した。さらに、緩衝液中に添加する塩濃度とDNAコンジュゲートの濃度が、分離度に著しく影響を与えることも明らかにした。モデル配列における遺伝子変異を明確に検出できたことにより、本手法が迅速かつ簡便な新規遺伝子診断の開発につながることが期待できる。