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光・分子情報処理による保健医療現場での実用を指向した分子スクリーニング技術の開発

开发分子筛选技术，旨在利用光学和分子信息处理在医疗保健环境中实际应用

基本信息

批准号：
13J06027
负责人：
西村隆宏
金额：
$ 1.91万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は，院内感染等防止，口臭などによる簡易診断，口腔ケアなどの課題に対して，対象となりうる複数の分子を簡易な手法でスクリーニングする技術を提案し，その有効性と実用に向けた課題点を明らかにすることを目的として行った．本年度は，前年度に引き続き，DNA計算技術を用いて対象分子の情報を加工し，光信号として一括に読み出し，複数の対象分子を同時に検出・定量する手法を検討するとともに，その基本動作を確認した．対象分子を蛍光シグナルへ符号化するためのDNA反応系を設計し，実証実験によりシグナル増幅率や利用可能な蛍光強度の階調などの基本特性を評価した．相補性を利用して設計されたDNAの自律的な反応を利用し，温度制御や基板等の加工チップや専用読み取り装置などが不要な，分子信号の増幅・符号化法を提案した．蛍光信号による分子情報の読み出しは，分子検出，定量に広く利用されている．しかし，同時に対象にできる分子の種類は，蛍光分子の使用可能な種類により制限される．提案手法では，対象分子の情報を，DNA反応により蛍光信号へ変換して，蛍光信号を増幅し，蛍光波長と強度を利用して符号化を行う．マイクロアレイ技術のように空間的に分子情報を展開するのではなく，蛍光信号の利用可能な帯域を効率よく利用することにより，one-pot での多数分子の同時検出を可能にする．実現に向けた要素技術として，ハイブリダイゼーション連鎖反応（HCR）に基づく蛍光信号の増幅と蛍光強度の階調を利用した符号化法を設計した．実験において，蛍光シグナルが増幅できること，増幅率が使用するDNAの構成により変調できることを確認した．また，２つの蛍光波長と５段階の強度レベルを利用した蛍光カラー符号化を確認した．また，多重化読み出しに向け，蛍光信号の時間変動を利用した，分子情報の符号化・復号化手法を検討した．

This study aims to provide a simple method for the prevention of nosocomial infection, oral halitosis, etc., and to provide a useful tool for the prevention of oral halitosis. This year's introduction of DNA computing technology in the processing of molecular information, including a number of molecular detection and quantitative methods The DNA reaction system was designed for molecular imaging and symbolized, and the basic characteristics of the amplification rate and the step modulation of the possible light intensity were evaluated. Complementarity is used to design DNA self-regulatory reactions, temperature control, substrate processing, etc., and equipment selection. Amplitude and symbolization of molecular signals are proposed. The molecular information of the light signal is extracted and the molecular information is quantitatively utilized. At the same time, there are restrictions on the kinds of molecules that can be used in the light molecule. The proposed method is to convert the information of the image molecule into DNA, increase the amplitude of the optical signal, and use the wavelength and intensity of the optical signal to symbolize it. The molecular information of the space is expanded, and the utilization rate of the optical signal is increased. To achieve this goal, we need to use the symbolic method to design the amplitude and intensity of the basic optical signal. In addition, the increase in the amplitude of DNA is confirmed by the change in the composition of DNA. The intensity of the 2-band wavelength and 5-band intensity is confirmed by the symbolization of the wavelength. Multiplex signal processing is used to analyze the time variation of optical signals.