ナノデバイス、フォースセンサ、力の測定方法、および試薬キット

国内特許コード	P210017519
整理番号	08945-JP
掲載日	2021年4月7日
出願番号	特願2019-098897
公開番号	特開2020-191806
出願日	令和元年5月27日(2019.5.27)
公開日	令和2年12月3日(2020.12.3)
発明者	岩城 光宏
出願人	国立研究開発法人理化学研究所
発明の名称	ナノデバイス、フォースセンサ、力の測定方法、および試薬キット
発明の概要	【課題】生理的なレンジの力を測定するために利用可能なナノデバイスを提供する。 【解決手段】DNAorigami技術で製造した４ヘリックスバンドルコイルにオリゴヌクレオチドのハンドルをハイブリダイズさせることにより、生理的なレンジの力を測定するために利用可能なナノデバイスを得る。 【選択図】なし
従来技術、競合技術の概要	細胞や組織が生み出す機械的な力は、形態形成（発生）、幹細胞分化、心血管系の機能等の種々の生命現象と関連している。しかしながら、そのような力を定量的に評価する技術は乏しい。そのため、そのような力を定量的に評価する技術の開発が求められている。 特許文献１および非特許文献１には、DNAorigami技術で製造したコイル構造がバネとして機能することが開示されている。
産業上の利用分野	本発明は、生理的なレンジの力を測定するために利用可能なナノデバイスおよびその利用に関する。
特許請求の範囲	【請求項１】 ナノデバイスであって、 コイル構造および第１のハンドルを備え、 前記コイル構造が、スカフォールドおよび複数のステイプルを含み、 前記スカフォールドが、１本鎖ポリヌクレオチドであり、 前記ステイプルが、それぞれ、前記スカフォールドに相補的な塩基配列を含む１本鎖オリゴヌクレオチドであり、 前記第１のハンドルが、前記スカフォールドに相補的な第１の塩基配列と前記スカフォールドに相補的でない第２の塩基配列を含む１本鎖オリゴヌクレオチドであり、 前記スカフォールドが、前記ステイプルとのハイブリダイズにより架橋され、以て４ヘリックスバンドルコイルを形成しており、 前記ステイプルによる前記スカフォールドの架橋が、ヌクレオチドの二重螺旋の周期性と異なる周期性で実施され、 前記第１のハンドルが、前記コイル構造の一方の端部において、前記スカフォールドの少なくとも２つのヘリックス形成部位とハイブリダイズしている、ナノデバイス。 【請求項２】 さらに、第２のハンドルを備え、 前記第２のハンドルが、前記スカフォールドに相補的な第１の塩基配列と前記スカフォールドに相補的でない第２の塩基配列を含む１本鎖オリゴヌクレオチドであり、 前記第２のハンドルが、前記コイル構造の他方の端部において、前記スカフォールドの少なくとも２つのヘリックス形成部位とハイブリダイズしている、請求項１に記載のナノデバイス。 【請求項３】 前記スカフォールドが、環状１本鎖ポリヌクレオチドである、請求項１または２に記載のナノデバイス。 【請求項４】 前記スカフォールドの長さが、７５００～８５００残基である、請求項１～３のいずれか１項に記載のナノデバイス。 【請求項５】 前記ステイプルの長さが、それぞれ、１０～１００残基である、請求項１～４のいずれか１項に記載のナノデバイス。 【請求項６】 前記ステイプルによる前記スカフォールドの架橋周期が、３２残基である、請求項１～５のいずれか１項に記載のナノデバイス。 【請求項７】 前記スカフォールドが、周期的にヌクレオチド残基の挿入および／または欠失を含む、請求項１～６のいずれか１項に記載のナノデバイス。 【請求項８】 前記スカフォールドが、隣接する２つのヘリックス形成部位にヌクレオチド残基の挿入を含み、且つ、残りの２つのヘリックス形成部位にヌクレオチド残基の欠失を含む、請求項１～７のいずれか１項に記載のナノデバイス。 【請求項９】 前記スカフォールドが、スカフォールドが３２残基ごとに２残基のヌクレオチドの挿入または欠失を含む、請求項１～８のいずれか１項に記載のナノデバイス。 【請求項１０】 前記第１および／または第２のハンドルの長さが、それぞれ、２０～２００残基である、請求項１～９のいずれか１項に記載のナノデバイス。 【請求項１１】 前記第１および／または第２のハンドル中の前記第１の塩基配列の長さが、それぞれ、 １０～１００残基である、請求項１～１０のいずれか１項に記載のナノデバイス。 【請求項１２】 前記第１および／または第２のハンドル中の前記第２の塩基配列の長さが、それぞれ、１０～１００残基である、請求項１～１１のいずれか１項に記載のナノデバイス。 【請求項１３】 さらに、第１のアンチハンドルを備え、 前記第１のアンチハンドルが、前記第１のハンドル中の前記第２の塩基配列に相補的な塩基配列を含む１本鎖オリゴヌクレオチドと、対象物に対する結合性を有する物質とを備える分子であり、 前記第１のアンチハンドルが、前記第１のハンドル中の前記第２の塩基配列とハイブリダイズしている、請求項１～１２のいずれか１項に記載のナノデバイス。 【請求項１４】 さらに、第２のアンチハンドルを備え、 前記第２のアンチハンドルが、前記第２のハンドル中の前記第２の塩基配列に相補的な塩基配列を含む１本鎖オリゴヌクレオチドと、対象物に対する結合性を有する物質とを備える分子であり、 前記第２のアンチハンドルが、前記第２のハンドル中の前記第２の塩基配列とハイブリダイズしている、請求項２～１３のいずれか１項に記載のナノデバイス。 【請求項１５】 前記ポリヌクレオチドおよびオリゴヌクレオチドが、DNAである、請求項１～１４のい ずれか１項に記載のナノデバイス。 【請求項１６】 請求項１～１５のいずれか１項に記載のナノデバイスを備えるフォースセンサ。 【請求項１７】 請求項１～１５のいずれか１項に記載のナノデバイスにかかる力を測定することを含む、力の測定方法。 【請求項１８】 前記力が、１０～６０ｐＮの力である、請求項１７に記載の方法。 【請求項１９】 前記測定が、オリゴリジン－PEGの存在下で実施される、請求項１７または１８に記載 の方法。 【請求項２０】 コイル構造および第１のハンドルを含む試薬キットであって、 前記コイル構造が、スカフォールドおよび複数のステイプルを含み、 前記スカフォールドが、１本鎖ポリヌクレオチドであり、 前記ステイプルが、それぞれ、前記スカフォールドに相補的な塩基配列を含む１本鎖オリゴヌクレオチドであり、 前記第１のハンドルが、前記スカフォールドに相補的な第１の塩基配列と前記スカフォールドに相補的でない第２の塩基配列を含む１本鎖オリゴヌクレオチドであり、 前記スカフォールドが、前記ステイプルとのハイブリダイズにより架橋され、以て４ヘリックスバンドルコイルを形成しており、 前記ステイプルによる前記スカフォールドの架橋が、ヌクレオチドの二重螺旋の周期性と異なる周期性で実施され、 前記第１のハンドルが、前記コイル構造の一方の端部において、前記スカフォールドの少なくとも２つのヘリックス形成部位とハイブリダイズできるように構成されている、試薬キット。 【請求項２１】 さらに、第２のハンドルを含み、 前記第２のハンドルが、前記スカフォールドに相補的な第１の塩基配列と前記スカフォールドに相補的でない第２の塩基配列を含む１本鎖オリゴヌクレオチドであり、 前記第２のハンドルが、前記コイル構造の他方の端部において、前記スカフォールドの少なくとも２つのヘリックス形成部位とハイブリダイズできるように構成されている、請求項２０に記載の試薬キット。 【請求項２２】 前記スカフォールドが、環状１本鎖ポリヌクレオチドである、請求項２０または２１に記載の試薬キット。 【請求項２３】 前記スカフォールドの長さが、７５００～８５００残基である、請求項２０～２２のいずれか１項に記載の試薬キット。 【請求項２４】 前記ステイプルの長さが、それぞれ、１０～１００残基である、請求項２０～２３のいずれか１項に記載の試薬キット。 【請求項２５】 前記ステイプルによる前記スカフォールドの架橋周期が、３２残基である、請求項２０～２４のいずれか１項に記載の試薬キット。 【請求項２６】 前記スカフォールドが、周期的にヌクレオチド残基の挿入および／または欠失を含む、請求項２０～２５のいずれか１項に記載の試薬キット。 【請求項２７】 前記スカフォールドが、隣接する２つのヘリックス形成部位にヌクレオチド残基の挿入を含み、且つ、残りの２つのヘリックス形成部位にヌクレオチド残基の欠失を含む、請求項２０～２６のいずれか１項に記載の試薬キット。 【請求項２８】 前記スカフォールドが、スカフォールドが３２残基ごとに２残基のヌクレオチドの挿入または欠失を含む、請求項２０～２７のいずれか１項に記載の試薬キット。 【請求項２９】 前記第１および／または第２のハンドルの長さが、それぞれ、２０～２００残基である、請求項２０～２８のいずれか１項に記載の試薬キット。 【請求項３０】 前記第１および／または第２のハンドル中の前記第１の塩基配列の長さが、それぞれ、１０～１００残基である、請求項２０～２９のいずれか１項に記載の試薬キット。 【請求項３１】 前記第１および／または第２のハンドル中の前記第２の塩基配列の長さが、それぞれ、１０～１００残基である、請求項２０～３０のいずれか１項に記載の試薬キット。 【請求項３２】 さらに、第１のアンチハンドルを含み、 前記第１のアンチハンドルが、前記第１のハンドル中の前記第２の塩基配列に相補的な塩基配列を含む１本鎖オリゴヌクレオチドと、対象物に対する結合性を有する物質とを備える分子であり、 前記第１のアンチハンドルが、前記第１のハンドル中の前記第２の塩基配列とハイブリダイズできるように構成されている、請求項２０～３１のいずれか１項に記載の試薬キット。 【請求項３３】 さらに、第２のアンチハンドルを含み、 前記第２のアンチハンドルが、前記第２のハンドル中の前記第２の塩基配列に相補的な塩基配列を含む１本鎖オリゴヌクレオチドと、対象物に対する結合性を有する物質とを備える分子であり、 前記第２のアンチハンドルが、前記第２のハンドル中の前記第２の塩基配列とハイブリダイズできるように構成されている、請求項２１～３２のいずれか１項に記載の試薬キット。 【請求項３４】 前記ポリヌクレオチドおよびオリゴヌクレオチドが、DNAである、請求項２０～３３の いずれか１項に記載の試薬キット。
出願権利状態	公開
参考情報 （研究プロジェクト等）	生命機能科学研究センター　細胞動態計測研究チーム