| Project/Area Number |
20J11206
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 28030:Nanomaterials-related
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
東 小百合 岐阜大学, 連合創薬医療情報研究科, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 生体分子 / 自己集合 / 刺激応答性 / DNAナノ構造体 / ヒドロゲル / 糖 / self-sorting / 生体材料 |
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| Outline of Research at the Start |
細胞内self-sorting現象を合成可能分子ペアで達成することは、細胞のような多彩な機能を有する多機能バイオ材料に繋がる。これまでの申請者独自の実験から、DNAとグリコペプチド (GP) はself-sortingすることがわかっており、複数の刺激に応答する機能性バイオ材料としての可能性が明らかとなった。self-sorting現象を用いる最大の利点は、各成分が異なる機能を互いに独立して発揮できることにある。本研究では、DNAとGPそれぞれに細胞培養 (特にiPS細胞の未分化維持) に必須かつ異なる機能を付与させ、それらのself-sorting現象を利用した細胞培養担体の開発を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
生体分子を基盤とした新規の刺激応答性バイオマテリアルの開発を進めた。今年度は、(1) 還元応答性オリゴ糖ヒドロゲル、および (2) 還元応答性DNAマイクロスフェアの開発に成功した。
(1)グルコサミン(GlcN)の2位アミノ基に還元反応により脱離する保護基NPmoc基 (p-nitrobenzyloxycarbonyl) を修飾した。ワンステップ合成したGlcN-NPmocの水中での分子集合能を透過型電子顕微鏡や共焦点蛍光顕微鏡(CLSM)を用いて調べたところ、ナノファイバーのネットワーク構造が形成され、巨視的にはヒドロゲルを形成することを発見した。さらに、その超分子ヒドロゲルに還元剤を加えるとNPmoc 基が還元反応により脱離し、元のグルコサミンに戻ることで超分子ヒドロゲルが完全に溶けることも見出した。開発したGlcN-NPmocは、オリゴ糖ベースのゲル化剤として世界最小クラスであるとともに、GlcNの1位アルデヒド基がフリーのため他の機能性分子の修飾、ヒドロゲルへの担持が容易である。
(2)複数の短鎖DNAの自己集合によって構築されるマイクロサイズの構造体に対してダイナミックな構造変換を誘起することを目指した。核酸塩基間に導入可能な還元切断型スペーサー(RCS)を新規合成し、DNAマイクロスフェアを構成する短鎖DNAに核酸自動合成機を用いて組み込んだ。合成したDNA鎖の還元切断およびそれを用いて構築されたDNAマイクロスフェアの還元分解について電気泳動法やCLSMを用いて条件検討した。その結果、RCS導入DNAマイクロスフェアの還元応答性は、DNA分解酵素を作用させた場合に見られるダイナミックな構造体消失に類似することを見出した。
1,2ともに今後は、細胞接着因子や分化誘導因子を担持して細胞培養への応用、またはがん微小環境で薬剤徐放するキャリアとしての応用を目指している。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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