第1章 総論―DNAチップの現状と将来展望 牧野圭祐 1 |
1.1 DNAチップのニーズと市場性 1 |
1.2 DNAチップに関するアウトライン 2 |
1.2.1 従来の遺伝子発現解析法 2 |
1.2.2 DNAチップとは 3 |
1.2.3 DNAチップの種類 4 |
1.2.4 DNAチップの使用法 4 |
1.2.5 プローブDNAの設計と調製 5 |
1.2.6 基板(担体) 6 |
1.2.7 スポッティング 6 |
A. Affymetrix方式 6 |
B. ピンアレイ方式 7 |
C. インクジェット方式 7 |
1.2.8 プローブDNAの基板上への固定化 7 |
A. 静電的相互作用を利用した固定化 7 |
B. 共有結合法 7 |
C. その他の方法 8 |
1.2.9 検出法 8 |
A. 標識蛍光試薬と検出法 8 |
B. 試料の標識法 9 |
C. ハイブリダイゼーション 9 |
D. 解析法 9 |
1.2.10 DNAチップの用途 9 |
1.3 DNAチップの最近の進歩 10 |
1.3.1 基板 10 |
1.3.2 プローブDNA 11 |
1.3.3 プローブDNA固定化法 12 |
1.3.4 リンカー 12 |
1.3.5 スタンピング技術 12 |
1.3.6 標識法 12 |
1.3.7 検出法 13 |
1.3.8 さまざまなタイプのDNAマイクロアレイ 14 |
A. ビーズ型DNAマイクロアレイ 14 |
B. 溶液型DNAマイクロアレイ 14 |
1.4 DNAチップの問題点と対策 14 |
第2章 新しいDNAチップの製造法 17 |
2.1 ボリマーマスク法によるDNAチップの合成 黒岩孝朗 17 |
2.1.1 その場合成型DNAチップ製造技術とその特徴 17 |
2.1.3 ホスホロアミダイト法によるDNA合成 20 |
2.1.3 ポリマーマスク法によるgemkeyTM DNAチップの構造 21 |
2.1.4 ポリマーマスク法によるDNAチップのシラン化処理 22 |
2.1.5 ポリマーマスク法によるDNAチップ製造工程の自動化 23 |
2.1.6 ポリマーマスク法によるDNAチップの自動製造装置によるDNA合成収率 24 |
2.1.7 genkeyTM DNAチップの発色プロトコールによるSNP検出 26 |
2.1.8 まとめと今後の課題 27 |
2.2 ブローブオンキャリア型DNAチップの開発 塚原俊文・長淫 浩 30 |
2.2.1 オーダーメイド医療とDNAチップ 30 |
2.2.2 従来のDNAチップ製造法の難点 31 |
2.2.3 臨床遺伝子診断デバイスの条件 31 |
2.2.4 プローブオンキャリア法とは 32 |
2.2.5 分相法ボーラスガラスの特徴 34 |
2.2.6 プローブオンキャリア型DNAチップの作製と検出法 36 |
2.2.7 プローブオンキャリア型DNAチップの現状と今後の課題 38 |
2.3 共有結合型DNAチップの開発 小松康雄 41 |
2.3.1 はじめに 41 |
2.3.2 オリゴチップ作製の関連項目 41 |
2.3.3 オリゴチップの作製 42 |
A. in situ合成 43 |
B. 合成オリゴヌクレオチドの固定化による作製 44 |
C. 遺伝子特異的な配列設計 47 |
D. サンプルの調製 47 |
2.3.4 新型アミノ化試薬の合成とDNAチップへの応用 48 |
A. アミノ化オリゴヌクレオチド 48 |
B. 新型アミノ化修飾オリゴヌクレオチドの反応性 50 |
C. 脱トリチル化反応 52 |
2.3.5 オリゴチップの応用 52 |
2.4 中空繊維型DNAチップの開発 秋田 隆 56 |
2.4.1 ハイブリダイゼーション 56 |
2.4.2 フォーカストアレイ 58 |
2.4.3 ジェノパールの製造方法 59 |
2.4.4 ジェノパールの使用方法 61 |
2.4.5 ジェノパールの基本性能 61 |
A. 再現性 62 |
B. 感度 63 |
C. 定量PCRとの相関 63 |
2.4.6 ジェノパールの応用例 65 |
A. マイクロRNA解析への応用 65 |
B. 腸内フローラ解析への応用 65 |
C. 化学物質バイオアッセイへの応用 66 |
D. 環境ホルモン検査への応用 66 |
E. ゲノム多型解析への応用 68 |
2.5 DNAマイクロアレイの開発 吉田安子 69 |
2.5.1 DNAマイクロアレイ開発の背景 69 |
2.5.2 GENESHOTの紹介 69 |
2.5.3 GENESHOT方式の品質的安定性 71 |
2.5.4 DNAマイクロアレイの工業レベルでの生産 73 |
2.5.5 GENESHOT方式によるDNAマイクロアレイの適用例 73 |
2.5.6 次世代DNAマイクロアレイの開発に向けて 76 |
2.6 電気化学的這伝子検出法 橋本幸二 80 |
2.6.1 はじめに 80 |
2.6.2 電気化学的遺伝子検出法 80 |
A. 核酸塩基の電気化学反応を利用した方法 8O |
B. 電気化学活性物質や酵素による標識を利用した方法 80 |
C. ナノ粒子を使った電気化学的な増幅反応を利用した方法 82 |
D. 電気的ハイブリダイゼーションを利用したDNAチップ 83 |
E. インターカレーターの電気化学的な反応を利用した方法 83 |
2.6.3 電流検出型DNAチップ 85 |
2.6.4 応用 86 |
A. C型肝炎テーラーメイド医療用DNAチップ 86 |
B. 薬物代謝酵素遺伝子解析チップ 87 |
C. トランスポーター遺伝子解析チップ 87 |
D. リウマチ薬剤副作用判定チップ 87 |
2.6.5 次世代技術開発 88 |
A. 全自動DNA検査装置 88 |
B. CMOS型DNAチップ 88 |
2.6.6 まとめ 80 |
2.7 ビーズアレイプラットフォーム技術に基づく遺伝子検出法 浅岡広彰 91 |
2.7.1 はじめに 91 |
2.7.2 ビーズアレイプラットフォーム技術の概略 91 |
2.7.3 SNPジェノタイピング解析の概要 92 |
A. GoldenGateTMアッセイ-カスタムデザインSNP解析に最適 94 |
B. Infiniumアッセイ-網羅的SNP解析に最適 94 |
2.7.4 遺伝子発現プロファイリング解析の概要 96 |
A. in vitro転写(IVT)アッセイ-網羅的な遺伝子発現解析に最適 97 |
B. DNA-mediate dannealing,selection,extension,and ligation(DASL)アッセイ-カスタムデザイン遺伝子発現解析に最適 97 |
C. DASLアッセイ法を用いたホルマリン固定パラフィン包埋組織の遺伝子発現プロファイリング 98 |
2.7.5 まとめと今後の展望 101 |
第3章 遺伝子検出の基盤支援技術 103 |
3.1 人工塩基の高精度塩基識別能力を利用した遺伝子検出技術 大窪章寛 103 |
3.1.1 はじめに 103 |
3.1.2 安定なミスマッチ塩基対 103 |
3.1.3 チミン塩基の修飾 105 |
A. 2-チオチミジンを含むオリゴヌクレオチドの性質 105 |
B. 2-チオチミジンを含むオリゴDNAプローブを用いたSNP検出 106 |
C. 2-チオウリジン誘導体を含むRNAプローブの性質 108 |
3.1.4 シトシン塩基の修飾 109 |
A. 4-N-アセチル-2'-デオキシシチジンを含むオリゴヌクレオチドの性質 109 |
B. G-clampを含むオリゴヌクレオチドの性質 109 |
3.1.5 アデニン塩基の修飾 110 |
A. 6-N-アセチル-8-アザ-7-デアザ-2'-デオキシアデノシンを含むオリゴヌクレオチドの性質 110 |
B. 2,6-ジアミノプリンを含むオリゴヌクレオチドの性質 111 |
3.1.6 グアニン塩基の修飾 2-N-カルバモイル-2'-デオキシグアノシン(cmG)を含むオリゴヌクレオチドの性質 113 |
3.2 時間をキーワードにした遺伝子解析法-アンチセンス核酸の分子設計の試み 村上 章・坂本 隆・馬原 淳・小堀哲生 116 |
3.2.1 はじめに 116 |
3.2.2 蛍光強度変化に基づくアンチセンス核酸配列決定法 117 |
3.2.3 内在性mRNAのリアルタイム解析への試み 121 |
3.2.4 ターゲットRNAへの結合のキネティクス 122 |
3.2.5 ターゲットRNAの構造のフレキシビリティー 124 |
3.3 一塩基多型判定技術の新展開 岡本晃充 127 |
3.3.1 ターゲットとしての一塩基多型 127 |
3.3.2 従来の遺伝子診断法の考察 128 |
3.3.3 塩基識別型蛍光性(BDP)核酸塩基法の概念と長所 129 |
3.3.4 共役系拡張型蛍光性塩基の開発 130 |
3.3.5 高汎用性塩基識別型蛍光性核酸塩基の分子設計 132 |
3.3.6 ピレン連結蛍光性核酸塩基の蛍光挙動 134 |
3.3.7 BDPプローブを用いたSNPタイピング 136 |
3.3.8 BDP塩基セット 138 |
3.4 RNA型マイクロアレイの開発動向 岡本 到 140 |
3.4.1 はじめに 140 |
3.4.2 RNA型マイクロアレイの素材 141 |
3.4.3 2'-O-メチルRNA型マイクロアレイの利用例 141 |
A. DNAマイクロアレイより感度と精度のすぐれる2'-0-メチルRNA型マイクロアレイ 141 |
B. サンプルの蛍光標識を必要としないビスピレンイ修飾された2'-0-メチルRNA型マイクロアレイ 143 |
C. RNA構造探索を目的とした2'-O-メチルRNA型マイクロアレイ 144 |
3.4.4 天然型RNAを用いたRNA型マイクロアレイの利用例 146 |
A. RNAアプタマー型マイクロアレイによる生体分子解析 146 |
B. RNaseH活性に着目した超高感度ゲノム検出能をもつRNA型マイクロアレイ 147 |
C. ライゲーションを用いたRNA型マイクロアレイの構築法 147 |
3.5 CpGメチル化検出技術 田口晴彦 151 |
3.5.1 メチル化シトシンの網羅的検出法の開発動向 152 |
3.5.2 位置選択的メチル化シトシン検出技術の開発動向 154 |
3.5.3 メチル化シトシン検出マイクロアレイの開発動向 156 |
3.6 蛍光色素の開発動向 清尾康志 159 |
3.6.1 はじめに 150 |
3.6.2 代表的な蛍光物質とその特性 159 |
A. フルオレセイン誘導体 159 |
B. ローダミン誘導体 161 |
C. ボロンジピロロメテン(BODIPY)系誘導体 162 |
D. シアニン系標識剤 163 |
E. Alexa系標識剤の開発 166 |
F. Alexa系色素とシアニン系色素との比較 167 |
第4章 新しい視点に立つ遺伝子検出・診断法 171 |
4.1 プロテインチップの開発 冨崎欣也・三原久和 171 |
4.1.1 はじめに 171 |
4.1.2 標的タンパク質捕捉分子の開発 174 |
4.1.3 捕捉分子固定化のための表面化学 175 |
4.1.4 シグナル検出法 176 |
4.1.5 プロテインチップを用いた分子間相互作用解析例 178 |
4.2 新素材DLC基板を用いたプロテインチップの開発 平野 久 184 |
4.2.1 タンパク質間相互作用解析の方法 184 |
4.2.2 プロテインチップを用いたタンパク質間相互作用の解析 185 |
4.2.3 ダイヤモンド様炭素被膜処理ステンレス基板の開発 187 |
4.2.4 プロテインチップ作製技術 188 |
A. 電気泳動条件 188 |
B. プロテインチップ基材 188 |
C. ダイヤモンド膜 188 |
D. ブロッティング条件 180 |
4.2.5 固定化されたタンパク質と相互作用したペプチドの同定 189 |
4.2.6 DLC基板上のタンパク質の同定 190 |
4.2.7 プロテインチップを用いたタンパク質-薬物相互作用の分析 192 |
4.3 特定配列RNAの検出法 遠藤玉樹・小畠英理 194 |
4.3.1 標識核酸プローブを用いたRNA検出法 194 |
A. in situハイブリダイゼーション 195 |
B. モレキュラービーコン 105 |
4.3.2 生体材料プローブを用いたRNA検出法 197 |
A. 組換えタンパク質プローブによるRNAの検出 198 |
B. split-RNAプローブの設計と任意配列RNAの検出 200 |
4.4 医学の立場からの遺伝子診断の現状と問題 山本 勇 205 |
4.4.1 感染症について 205 |
4.4.2 単一遺伝子の異常による疾患 206 |
4.4.3 薬剤標的分子の遺伝子多型と薬物効果 206 |
4.4.4 common diseaseと遺伝子多型 207 |
A. 血漿型PAFアセチルヒドロラーゼ遺伝子多型と頸動脈内膜中膜厚の関係 207 |
B. メチレンテトラヒドロ葉酸還元酵素(MTHPR)遺伝子多型(C677T)と細小血管障害である糖尿病網膜症の関係 209 |
4.4.5 薬物代謝酵素遺伝子多型と薬物代謝 210 |
A. オメプラゾールの代謝とCYP2C19の遺伝子多型の関係 210 |
B. ベンラフアキシンの代謝とCYP2D6*10の関係 212 |
C. N-アセチルトランスフェラーゼ2(NAT2)の遺伝子型とイソニアジド,リファンピシン併用結核治療における肝障害の関係 213 |
4.4.6 今後の課題 215 |
4.5 DNAチップの特許に関する諸問題 長津 浩 218 |
4.5.1 はじめに-特許と研究開発 218 |
4.5.2 特許の基礎知識(1) 218 |
4.5.3 特許の基礎知識(2) 219 |
4.5.4 特許の構成 221 |
4.5.5 基本特許の重要性 222 |
4.5.6 特許の取り方 224 |
4.5.7 DNAチップをめぐる特許 225 |
4.5.8 たかが特許,されど特許 226 |
索引 229 |
第1章 総論―DNAチップの現状と将来展望 牧野圭祐 1 |
1.1 DNAチップのニーズと市場性 1 |
1.2 DNAチップに関するアウトライン 2 |