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[2007/02/01]

ニュースリリース
報道関係者各位
東京大学大学院工学系研究科
機械工学専攻


顕微鏡のステージ上,溶液中でファイバー化ゲノムDNAを
個別操作する技術を開発

稀少微生物に対する有用遺伝子探索などに期待


【新規発表事項】
 東京大学大学院工学系研究科は,細胞から単離し,タンパク質を除去してファイバー化したゲノムDNAを溶液中で顕微鏡観察しながら個別に操作する技術の開発に成功しました。これは,「顕微鏡のステージ上で1個の細胞から取り出したDNAに対しその場で高分解能な単分子解析を行う」という新しいDNA解析法に必要な基礎技術の1つとなることが期待されます。この技術により,深海底熱水孔や深度地下などの極限環境から回収した稀少微生物に対する有用遺伝子探索など,稀少細胞を対象とした遺伝子解析全般において,ブレークスルーを生み出す事が期待されます。

【背景】
 これまで,細胞から取り出し,タンパク質を除去してファイバー化したゲノムDNAを顕微鏡下の水溶液中,カバーガラスに挟まれた微小空間内で任意の位置に運び,単分子解析し易い形態に配置・固定する等の操作を行う事は非常に困難でした。これは,DNA分子の直径が約2 nmと非常に小さいのに対し,長さは数ミリ〜数センチにおよぶ紐状物質であるため,水溶液中ではファイバー化ゲノムDNAは糸毬状の形態を取ってブラウン運動によって激しく揺らいでいる事に起因しています。そこで,サブミクロン〜数ミクロン程度の大きさの微粒子を溶液中,カバーガラス越しに非接触で操作する事が可能な光ピンセット技術を利用してDNAを取り扱う手法が検討され,DNA末端にマイクロビーズを化学修飾により結合させ,ビーズを光トラップすることによって間接的にDNAを操作する方法が考案されていました。ファイバー化したDNAは光ピンセットで直接には光トラップできないため,このような工夫が必要なのですが,このビーズを修飾する手法ではビーズが結合しているDNAの末端付近しか操作できないため,数十ミクロンを超える長さのファイバー化ゲノムDNAを取り扱うには十分な手法ではありませんでした。

【訴求点】
 当研究グループでは,光ピンセット技術を利用して顕微鏡下でバクテリアからゲノムDNAを断片化させずに単離し,DNAに結合しているタンパクを除去してファイバー状に解きほぐす事に成功しています。今回これをさらに発展させ,溶液中で解いたファイバー状のゲノムDNAに対して,ビーズ修飾等の前処理を行わずに個別操作を行う手法及びツールを開発しました。リソグラフィー技術を用いて作製した10μm×5μm×5μm程度の大きさのポリマー製微小構造体を水溶液中で光ピンセットによって捕捉・操作し,この微小構造体を回転させて紐状物質であるDNAを巻き取って搬送したり,DNAを引っかけて一部分をつまんで移動させ再配置したりすることで,ゲノムDNAの無侵襲な単分子操作を達成します。これまでに上記操作や,巻き取る時と逆方向に微小構造体を回転させて巻き戻しを行い,巻き取ってあったDNAを解放するという操作を全長約2mmの酵母ゲノムDNAを用いて実証しています。

【今後】
 当研究室は,これまでに獲得している生体高分子マイクロマニピュレーションに関する知見と微細加工技術を用い,顕微鏡下で1個の細胞から取り出したDNAに対しその場で単分子解析を行うことのできるマイクロ流体チップの開発を進め,細胞1個を実験サンプルとしたゲノムDNA単分子解析法の確立を目指します。

【備考】
 本成果は,新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO技術開発機構)産業技術研究助成事業による研究成果です。

【本件に関するお問い合わせ】
東京大学 工学系研究科 機械工学専攻   講師 小穴英廣
TEL:03-5841-6338 e-mail:oana@mech.t.u-tokyo.ac.jp
URL:http://www.bntl.t.u-tokyo.ac.jp

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  ・長いゲノムDNAを切らずに個別操作,東大 稀少微生物の有用遺伝子探索などへの応用に期待 [2007年03月08日]



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