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細胞とリポソームの電場制御融合による耐凍結・乾燥性糖類の細胞膜輸送促進

Research Project

Project/Area Number 17686016
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Thermal engineering
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

白樫 了  The University of Tokyo, 生産技術研究所, 准教授 (80292754)

Project Period (FY) 2005 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥15,210,000 (Direct Cost: ¥11,700,000、Indirect Cost: ¥3,510,000)
Fiscal Year 2007: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2006: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2005: ¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000)
Keywords細胞 / リポソーム / electrorotation / 膜融合 / dielectric spectrum / electroformation
Research Abstract

交付申請書に記載した計画と成果について,以下に示す.
計画1:単一細胞と配列接触した細胞に対する電気的操作(誘電泳動と高電圧パルス印加)が細胞の膜電位や荷電状態に及ぼす影響を予測しうる数理モデルを構築する.ついで,モデルの妥当性を細胞の回転スペクトル測定実験と比較することで検証する.
成果1:リポソームおよびJurkat細胞の電気物性を測定し,測定された特性を用いて,高電圧パルスを印加した時の電場分布や膜電位の時間変化が予測できる数理モデルを構築した.また,この計算より誘電泳動スペクトルを算出し,測定と矛盾しないことを示した.この成果は,学術論文および講演論文として投稿・査読中である.また,高電圧パルスを用いた二重膜の透過についても,考察を行い共同研究者らと論文としてまとめた.
計画2:電気融合をより的確に観察するためパルス電場印加装置の一部を改良し,細胞-リポソームの融合とそれに引き続く凍結実験を試みる.特に昨年度までの実験では,電気融合を効率よく行わせる為には,誘導泳動による細胞-リポソームの形状の制御が重要であることが定性的にみられたので,細胞-リポソーム形状とパルス強度が融合率を,改良したパルス電場印加装置により定量的に測定し,計画1の数理モデルによる解析と比較することで,高効率電気融合に必要な条件を明らかにする.
成果2:パルス印加装置の改良を行い,パルス長,パルス強度を変えて電気融合を効率を測定した.その結果,適切な長さと強度において最も融合率が高くなる条件を見いだすことができた.また,成果1の数理モデルを用いて,細胞とリポソームが誘電泳動により大変形・密接している状態でパルスを印加した時の電場分布や膜電位を予測した.これらの成果については,実験データの数が不十分であることから,論文として発表することは控えている.

Report

(3 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2007 2006 2005

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] Mechanisms of Electrically Mediated Cytosolic Ca2+ Transients in Aequorin-Transformed Tobacco Cells2007

    • Author(s)
      V. L. Sukhorukov J. M. Endter, D. Zimmermann, R. Shirakashi, S. Fehrmann, M. Kiesel, R. Reuss, D. Becker, R. Hedrich, E. Bamberg, Th. Roitsch and U. Zimmermann
    • Journal Title

      Biophysical Journal Vol.93

      Pages: 3324-3337

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electroformation法によるGUV生成挙動の観察に基づく生成機序に関する研究2007

    • Author(s)
      白樫 了, 谷口和也
    • Journal Title

      日本機械学会論文集(B編) 73巻725号

      Pages: 387-393

    • NAID

      110006165299

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Electroformation法によるGUV生成に対するリン脂質の帯電性と電解質の影響2007

    • Author(s)
      白樫 了, 山内一弘, 黒田真史
    • Journal Title

      日本機械学会論文集(B編) 73巻727号

      Pages: 901-907

    • NAID

      110006271380

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Swelling-Activated Pathways in Human T-Lymphocytes Studied by Cell Volumetry and Electorotation2006

    • Author(s)
      M.Kiesel, R.Reuss, J.Endter, D.Zimmermann, H.Zimmermann, R.Shirakashi, E.Bamberg, U.Zimmermann, V.L.Sukhorukov
    • Journal Title

      Biophysical Journal vol.90

      Pages: 4720-4729

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 容積感受性チャネルを利用した動物細胞内への耐凍結・乾燥性糖類の導入に関する研究2005

    • Author(s)
      白樫 了, Randolph Reuss, Joeg Ludwig, Friederike Ehrhart, Ulrich Zimmermann, Vladimir L.Sukhorukov
    • Journal Title

      日本機械学会論文集(B編) 71巻703号

      Pages: 901-907

    • NAID

      110005051483

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] The long term preservation of living biomaterials - Introduction of clyo/lyoprotective agents into cells -2005

    • Author(s)
      R.Shirakashi
    • Journal Title

      Proceedings of the 3rd Korea-Japan Joint Seminar on Heat and Mass Transfer : Challenging Researches in Thermal Engineering

      Pages: 17-25

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Presentation] How does extracellular saccharide affect lipid membrane and intracellular ice formation?2007

    • Author(s)
      R. Shirakashi, K. Yamauchi, M. Kuroda, M. Nagasawa, S. Fujikawa
    • Organizer
      Cryo2007
    • Place of Presentation
      カナダ・レイクルイーズ
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 巨大リポソームと細胞の電気融合による非膜透過性の凍結・乾燥保護物質の高効率膜輸送2007

    • Author(s)
      白樫 了, R. Reuss, 山内一弘, U. Zimmermann, V.L. Sukhorukov
    • Organizer
      第44回日本伝熱シンポジウム
    • Place of Presentation
      長崎
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2005-04-01   Modified: 2016-04-21  

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