遺伝子検出における金ナノ粒子表面のDNAの構造と密度の影響~疾病関連遺伝子診断の高感度化に向けて~

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2025-03-19 愛媛大学

愛媛大学理学部の研究チームは、金ナノ粒子表面に固定化されたDNAの構造と密度が、遺伝子検出の感度と特異性に与える影響を明らかにしました。 この研究では、金ナノ粒子表面のDNA密度が高い場合、ターゲットDNAとのハイブリダイゼーション効率が低下し、検出感度が減少することが示されました。一方、適切な密度で配置されたDNAは、ターゲットDNAとの結合効率を高め、高感度な遺伝子検出を可能にします。この成果は、ナノバイオテクノロジー分野における遺伝子検出技術の向上に寄与し、将来的には疾患の早期診断や環境モニタリングなどへの応用が期待されます。

<関連情報>

金ナノ粒子に修飾したDNAの密度と構造は核酸検出感度に影響する Density and structure of DNA immobilised on gold nanoparticles affect sensitivity in nucleic acid detection

Nanami Fukuzumi,Gen Hirao,Atsushi Ogawa,Tsuyoshi Asahi,Mizuo Maeda & Tamotsu Zako
Scientific Reports  Published:10 March 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41598-025-92474-y

遺伝子検出における金ナノ粒子表面のDNAの構造と密度の影響~疾病関連遺伝子診断の高感度化に向けて~

Abstract

Gold nanoparticles (AuNPs) are used as colorimetric biosensors that, combined with immobilised single-stranded DNA (ssDNA-AuNPs), can be used in genetic diagnosis because of their rapid and sequence-specific aggregation properties. Herein, we investigated the effect of the steric structure and density of immobilised DNA on AuNPs in non-crosslinking aggregation-based nucleic acid detection. Detection sensitivity improved with decreasing DNA density for linear conformations, but worsened for those with more rigid stem structures. We controlled the density of immobilised DNA using two different methods and investigated the aggregation behaviour of ssDNA-AuNPs. Interestingly, controlling the immobilised DNA density through ethylene glycol treatment had different effects on ssDNA-AuNP aggregation compared to those of alkanethiol substitution. This study suggests that the sensitivity of ssDNA-AuNPs for detecting target DNA could be affected by density and structure of the immobilised DNA.

生物工学一般
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