| Project/Area Number |
21K19209
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 43:Biology at molecular to cellular levels, and related fields
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
村岡 貴博 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70509132)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | トランスフェクション / 遺伝子導入 / 膜変形 / ベシクル / 細胞膜 |
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| Outline of Research at the Start |
生物学研究で日常的に行われる蛍光ラベル化とその顕微鏡観察、と同じ操作で核酸の細胞内導入を可能にする「遺伝子光導入法」を開発する。蛍光顕微鏡を操作する技術のみで行うことができる簡便さに加え、高度手法としてレーザー光による局所照射技術を用いることで、細胞の特定の箇所から核酸を導入することができる時空間制御性も有しており、従来の遺伝子導入法には無い操作性を提供する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、可視光に応答して脂質二分子膜を変形する分子機械を基盤とする、遺伝子光導入法の開発を行う。2022年度では、人工的に構築したリポソームと細胞を用いた膜間物質導入実験を行った。前年度に開発した、可視光に応答して内側への膜陥入を誘導する、ジアゾシンコア骨格からなる光駆動分子機械を基盤に、その構造修飾による膜変形挙動の拡張を試みた。開発した分子機械は２本足構造から成る両親媒性骨格を持ち、光に応答して開閉運動を示す。脂質二重膜中にも異方的に挿入され、膜中においても可視光に応答した異性化反応を示す。巻く中では、光に応答してその表面積を変化させることが気液界面測定より示された。開閉運動の向きを制御することで、膜の内側への陥入に加えて、膜融合など、多様な膜変形を誘起できることを見出した。分子機械の親水部は電荷を帯びており、膜表面の静電的な性質を制御することで分子機械と膜表面の接着を制御することができる。静電効果を利用して、膜接着状態で光照射を行うことで、膜面積の変化で誘起される膜融合を効率的に起こすことができた。低分子化合物に加え、マイクロメートルサイズの物体の膜輸送も可能であることが示された。このことは、本システムが輸送キャリアとして高い有用性を持つことを示す。リポソーム膜に加えて、細胞膜に対する膜融合実験も開始した。現在、分子機械添加濃度、表面電荷、照射光の波長などの条件を検討している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初目的としていた膜融合、物質輸送機能の基盤システムの構築を達成したことに加えて、分子機械の構造拡張により、多様な膜変形を誘起できることを見出した。この膜変形の拡張は、当初計画、および予想していなかった内容であり、本分子機械の利用可能性を大きく広げるものである。以上の理由より、当初の計画以上に進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度に達成した膜融合光駆動を基板に、細胞に対する物質輸送を行い、光輸送システムの構築を目指す。
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Report
(2 results)
Research Products
(19 results)
