標的核酸分子をレーザー照射で濃縮

大阪公立大学 研究推進機構 協創研究センター ＬＡＣ－ＳＹＳ研究所の飯田 琢也 所長、床波 志保 副所長、豊内 秀一 特任講師らの研究チームは、ＰＣＲ法で標的ＤＮＡを増幅せずに、光照射だけで超高感度かつ迅速にＤＮＡを分析する「ヘテロプローブ光濃縮法」を新たに開発しました。この手法は、蛍光染色した一本鎖の標的ＤＮＡ（蛍光ＤＮＡ）と選択的に結合する一本鎖ＤＮＡを修飾した、サイズや材質が異なる２種類のプローブ粒子を用い、選択性と濃縮効率を向上させます。標的ＤＮＡを含む溶液に光照射し、標的ＤＮＡとプローブ粒子を光の力（光誘起力）とその力が引き起こす対流（光誘起対流）により局所的に濃縮させ、ＤＮＡの二重鎖形成を加速することに成功しました。５分間の光照射により大きさ約数十マイクロメートルの集合体が形成され、その間隙（かんげき）に蛍光ＤＮＡが捕捉されます。金ナノ粒子への光照射によって生じる光の熱（光発熱効果）で二重鎖の結合を緩め、標的ＤＮＡの計測の選択性を高めることができます。本手法の検出下限は７．３７フェムトグラム／マイクロリットルであり、マイクロリットル（＝１０－６リットル）レベルのゴマ粒程度の量の液体試料から１フェムトグラム＝１０－１５グラム（１０００兆分の１グラム）のＤＮＡを計測できるため、従来のＤＮＡ検出法であるデジタルＰＣＲ法（検出下限：約２００フェムトグラム／マイクロリットル、通常２．５～５時間を要する）よりも１～２桁高感度となります。また、ＰＣＲ法による増幅なしで、ＤＮＡ中の１塩基の違いを高精度に識別することにも成功しました。本研究結果は、がんなどの遺伝子疾患の早期診断や食品・環境中の遺伝子検査の革新につながるものと期待されます。

本研究成果は、２０２５年１月２４日（金）（日本時間）に、米国化学会が発行する国際学術誌「ＡＣＳ Ｓｅｎｓｏｒｓ」にオンライン掲載され、さらに同誌のＳｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｃｏｖｅｒ Ａｒｔにも採用される予定です。