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点滅する微小バーコードで分子を判別

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April, 23, 2019, Durham--デューク大学(Duke University)で開発されたイメージング技術は、細胞内部を覗き、活動する数十の分子を同時に観察することを可能にする。これは、それら分子に固有のリズムで点滅するDNAの短鎖でラベリングすることによるものである。
 論文の筆頭著者、Shalin Shahは、「そのアイデアは、すべてのものは固有の心拍を持つというものだ。この時間信号を“時間バーコード”と呼んでいる」とコメントしている。同氏は、デューク大学電気・コンピュータ工学・コンピュータ科学のPh.D.学生。
 細胞や他の対象に取付けて十分な時間観察すると、これらバーコードを使って分子スケールでいくつでも検出し区別できる。これには、人の身体が機能し成長するために必要な数万のたんぱく質に隠れた特殊たんぱく質も含まれる。
 その技術は、2つのDNA相補鎖の間の短時間の相互作用を使い機能する、それらが溶液内で衝突するからである。一方のストランドを研究者が調べたい分子に付着させる。他方は、浮遊性であり、蛍光染料を持つ。2つのストランドが対になると光り、2つが分かれると暗くなる。時間をかけて顕微鏡で見ると、結合と分離が明確な点滅パターンを示し、解読すると、フィンガープリントになる。
 従来技術は、種々の色の染料を使い分子を区別する、あるいは、一色を使うが、いろんなDNA配列ではなく、段階的にイメージングする、次に移行する前に1つのターゲットから染料を洗い流す。
 研究チームのアプローチは、一色の染料で区別できる多様な信号の数を増やせる。しかし、以前の単色法のように多数のDNA配列に依存するのではなく、研究チームは浮遊ストランドの配列を同じままで、代わりに関心のある分子に付着させたストランドの繰り返し配列の長さ、数などを微調整する。これにより、異なる周波数、持続時間、明るさの点滅を生成できる。
 ACS Synthetic Biologyに発表した論文では、コンピュータシミュレーションは理論的に、各々が同じ色で点滅する56の異なる分子を、同時に区別できることを示唆している。研究チームによると、その技術は他の方法のほんのわずかなコストで実現でき、長時間、顕微鏡の下で衰えることがない。
 Nano Lettersに発表された論文では、7つの異なるDNAデバイスを設計し、それらをガラス表面に付着させ、蛍光顕微鏡を使って撮像した。1時間足らずの価値あるデータで、各デバイスの明確な点滅動作を使って、それらを区別することができた。
 Shahは、「われわれの目標は経済的で簡便な、しかも強力な方法の開発である。発光信号の時間的強度は明瞭であり、フィンガープリントとして機能する」とコメントしている。
(詳細は、https://www.today.duke.edu)