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Gene transfer experiments by using a combination of electric pulses

Research Project

Project/Area Number 17K06332
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Power engineering/Power conversion/Electric machinery
Research InstitutionAriake National College of Technology

Principal Investigator

Kono Susumu  有明工業高等専門学校, 創造工学科, 教授 (30270375)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 冨永 伸明  有明工業高等専門学校, 創造工学科, 教授 (30227631)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywordsパルスパワー / ナノ秒 / 遺伝子導入 / GFP / HL60 / ナノ秒高電圧パルス / マルチパルス / エレクトロポレーション / HL-60 / 電気パルス / 細胞膜
Outline of Final Research Achievements

In electroporation, voltage pulses are used to create pores on cell membrane, and then genes are expected to be introduced into cells through the pores. A condition of voltage pulse is very important factor to achieve high efficiency of introduction.
In this study, rectangular voltage pulses with wide range from nano-second to a second were applied to cells for increasing the membrane permeability.
Two hundred nanosecond pulse seldom used in ordinary electroporators was found to increase the membrane permeability with lower energy input than ordinary voltage pulses. Combination of the 200 ns pulse as 1st pulse and the low voltage pulse (4 V - 400 V and 10 microsecond - 1 second) as 2nd pulse were tested. The outcomes of transformation efficiencies were posted in a graph with an electric field on the perpendicular axis and an input energy on the horizontal axis. The pulse parameters to achieve high efficiency of introduction were easily found by using this graph.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

従来のエレクトロポレーション法による遺伝子導入では導入が困難である細胞が依然として存在しており,その導入効率の向上が望まれている。
今回の研究結果から,ナノ秒高電圧パルスに低電圧長パルスを組み合わせることで,導入困難と考えられている数種類の細胞への遺伝子導入が可能であることが分かった。これらのパルスを組み合わせた遺伝子導入実験により,効率の良い遺伝子導入が達成できるパルス条件を簡便に見出すことができる手法を提案した。
本手法を適用することで,現在遺伝子導入が困難とされる細胞に対する導入効率が向上すれば,医学,薬学,生物学などの幅広い分野に貢献できる技術になると考えられる。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (6 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Optimization of GFP introduction into HL-60 cells with a combination of two different rectangular pulses2019

    • Author(s)
      Susumu Kono, Nobuaki Tominaga
    • Journal Title

      Proceedings of 2019 IEEE Pulsed Power & Plasna Science

      Volume: 1 Pages: 1-6

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 高電圧極短パルスと低電圧長パルスの組み合わせによる遺伝子導入2019

    • Author(s)
      河野 晋
    • Organizer
      高専 新技術説明会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ナノ秒高電圧パルスと低電圧長パルスの組み合わせによるHL-60細胞へのGFPベクター導入実験2019

    • Author(s)
      河野 晋, 冨永 伸明
    • Organizer
      2019年度 電気・情報関係学会九州支部連合大会講演論文集
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] メダカ受精卵に対する組み合わせ矩形波電気パルスを用いた物質導入2019

    • Author(s)
      永井匠,池松裕人,山口明美,冨永伸明,河野晋
    • Organizer
      平成31年電気学会全国大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] メダカ受精卵に対する物質導入のための矩形波電気パルスの影響調査2018

    • Author(s)
      永井 匠,池松 裕人,冨永 伸明,河野 晋
    • Organizer
      電気・情報関係学会九州支部第71回連合大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 電気パルスを用いたHL-60細胞へのGFP高効率化に関する基礎研究2018

    • Author(s)
      牛島和樹,冨永伸明,河野 晋
    • Organizer
      平成29年度 電気学会九州支部高専研究講演会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 電気パルスを用いたGFP導入高効率化に関する基礎研究2017

    • Author(s)
      牛島和樹,河野 晋,山口明美,冨永伸明
    • Organizer
      平成29年度 電気・情報関係学会 九州支部連合大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 細胞への物質導入装置,および細胞への物質導入方法2019

    • Inventor(s)
      河野晋,冨永伸明
    • Industrial Property Rights Holder
      河野晋,冨永伸明
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2019-014689
    • Filing Date
      2019
    • Related Report
      2018 Research-status Report

URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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