東大と理研、ガラス板と塩水を用いた液-液相分離により構造が似た水溶性高分子の混合物を迅速分離することに成功

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【プレスリリース】発表日:2024年12月05日

一塩基変異を持つDNAの迅速な分離

――固液界面における水溶性高分子の液-液相分離に関する新現象――

【発表のポイント】

◆ガラス板と塩水を用いた二度の連続した液-液相分離（LLPS）により、構造が似た水溶性高分子の混合物を迅速分離することに成功。

◆ヒトの癌が誘発するデオキシリボ核酸（DNA）一塩基変異体を変異前のDNAとの混合物から97%の純度で迅速に分離。

◆変異体の迅速な検出と分離の両方を可能にするこの技術は、自動化により関連する生命科学を大幅に進展させる。

※参考画像は添付の関連資料を参照

【概要】

東京大学大学院工学系研究科化学生命工学専攻の● 浩（◇）（ゴンハオ）特任研究員と同大学国際高等研究所東京カレッジの相田卓三卓越教授（理化学研究所創発物性科学研究センターグループディレクターを兼任）らは、塩水（注1）とガラス板のみを使い、似た構造の核酸（注2）を固液界面（注3）にて同心円状に分離することに成功しました。

◇研究員名の正式表記は添付の関連資料を参照

核酸、例えばDNAやRNAは、生物の基本的な遺伝情報を担っており、例えば、ヒトのBRAF遺伝子（注4）の約2,300の塩基のうち一塩基が置換されるだけで、複数の癌が発症する可能性があります（図1上）。従って、構造が類似した核酸を分離する技術は生命科学（注5）の進歩に大きく貢献しますが、容易ではありません。

本研究では、核酸混合物の水溶液に硫酸アンモニウムを加えることで液-液相分離（LLPS）（注6）を起こした分散液をガラス板上にたらすと、ガラス板上で自発的に二度目のLLPSが起こり、核酸混合物が同心円状に分離することを発見しました。この発見により、わずか一塩基変異（注7）を持つヒトのBRAF遺伝子断片の高速分離と選択的抽出が可能となりました。この成果は、末端のみが異なるポリエチレングリコール（PEG）（注8）の混合物を同じ方法で分離できるという同グループの発見を掘り下げていく過程で達成されました（図1下）。

この分離技術は、既存のものと比較してはるかに迅速かつ低コストであり、その基本原理はこれまでにない革新的なものです。さらに自動化を通じ、生命科学を大きく進展させるコア技術になる可能性があります。この研究での同心円状分離・抽出プロセスに関する特許（番号JP2024-188368）は、東京大学によって出願されています。

本研究は、2024年12月4日（英国時間）に英国の科学誌「Nature」のオンライン版に掲載されます。

※以下は添付リリースを参照

リリース本文中の「関連資料」は、こちらのURLからご覧ください。

参考画像

https://release.nikkei.co.jp/attach/683055/01_202412021353.jpg

研究員名の正式表記

https://release.nikkei.co.jp/attach/683055/02_202412021353.pdf

添付リリース

https://release.nikkei.co.jp/attach/683055/03_202412021353.pdf