超高分解能携帯型マイクロチップ電気泳動システム

マイクロチップ電気泳動(MCE)装置は実用化され始めているが、POCT(Point-of-Care Testing;その場で診断という意味)用途で実用化されたコンパクト(持ち運び可能)なMCE装置は登場していない。1つの問題として、現行のMCE装置は、低い分離能を補うため分離流路長が長い(3cm程度)。そのため電気泳動に必要な電圧が高く、高電圧電源などを小型化することが困難である。本研究の目的は、MCE装置小型化のために、分離能の高分解能化を目指した、1ステップでサンプル濃縮が行える新規オンライン濃縮システム(緩衝液系)の開発を行うことである。まずDNAの分析に関して、サンプル緩衝液にタウリンを主成分とする緩衝液を選択し、分離緩衝液に酢酸を主成分とする緩衝液を選択した。各イオン種の移動度は、酢酸イオン>DNA>タウリンイオンであり、過渡的等速電気泳動(tITP)の濃縮効果が得られた。興味深い点は、従来のtITPと異なり、サンプルDNAとターミナルイオンのタウリンイオンを混ぜた状態で濃縮効果を得られた点である。この一工夫によって、1ステップでサンプル濃縮が行え、操作が簡単になり、普及性の観点からも実用的な高分解能MCE法が確立出来た。その性能は、わずか10mmの分離流路長で、100～1000bpのDNAを分離度0.72～10.7の高分離能で60s以内に解析出来る事を示しており、従来のMCE装置と比較して分離流路長を1/3に短縮出来ることが分かった。この異種の緩衝液を組み合わせる方法を単糖の分離にも応用し、濃縮効果によって検出感度が19.6～65.6倍向上することも示した。これらの成果によって、光学系の負担を減少させ、よりコンパクトなMCE装置が開発し易くなり、場所を選ばず、高速で精度の要求される感染症の診断などの応用も可能になり、大きな社会的波及効果が期待される。

マイクロチップ電気泳動(MCE)装置は実用化され始めているが、POCT(Point-of-Care Testing;その場で診断という意味)用途で実用化されたコンパクト(持ち運び可能)なMCE装置は登場していない。1つの問題として、現行のMCE装置は、低い分離能を補うため分離流路長が長い(3cm程度)。そのため電気泳動に必要な電圧が高く、高電圧電源などを小型化することが困難である。本研究の目的は、MCE装置小型化のために、分離能の高分解能化を目指した、1ステップでサンプル濃縮が行える新規オンライン濃縮システム(緩衝液系)の開発を行うことである。まずDNAの分析に関して、サンプル緩衝液にタウリンを主成分とする緩衝液を選択し、分離緩衝液に酢酸を主成分とする緩衝液を選択した。各イオン種の移動度は、酢酸イオン>DNA>タウリンイオンであり、過渡的等速電気泳動(tITP)の濃縮効果が得られた。興味深い点は、従来のtITPと異なり、サンプルDNAとターミナルイオンのタウリンイオンを混ぜた状態で濃縮効果を得られた点である。この一工夫によって、1ステップでサンプル濃縮が行え、操作が簡単になり、普及性の観点からも実用的な高分解能MCE法が確立出来た。その性能は、わずか10mmの分離流路長で、100～1000bpのDNAを分離度0.72～10.7の高分離能で60s以内に解析出来る事を示しており、従来のMCE装置と比較して分離流路長を1/3に短縮出来ることが分かった。この異種の緩衝液を組み合わせる方法を単糖の分離にも応用し、濃縮効果によって検出感度が19.6～65.6倍向上することも示した。これらの成果によって、光学系の負担を減少させ、よりコンパクトなMCE装置が開発し易くなり、場所を選ばず、高速で精度の要求される感染症の診断などの応用も可能になり、大きな社会的波及効果が期待される。