プログラム可能な水性二相系DNA液滴の単分散生成と集積化を行うマイクロ流路の開発
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22K14528
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 27010:Transport phenomena and unit operations-related
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
鵜殿 寛岳 東京工業大学, 情報理工学院, JSPS特別研究員 (50895761)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 人工細胞 / マイクロ流体デバイス / DNAナノテクノロジー / DNA / マイクロ流路 |
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| Outline of Research at the Start |
DNAが相分離したDNA液滴は，塩基配列の設計により配列選択的な相互作用や分子認識能をプログラムできる．しかし，試験管内の自発的な生成に限定され，物性評価や高次構造体の構築ができていない．本研究では，高単分散な液滴の生成と操作を行うマイクロ流路を開発することで，集合的な機能と構造をプログラムできるDNA機能性流体を創出する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
１つ目は、従来から取り組んでいる光制御ＤＮＡ液滴の論文投稿である。ＤＮＡに挿入した光異性体化合物アゾベンゼンが、光の波長に応じてＤＮＡ相補鎖同士を結合・分離させることが知られている。研究員は、アゾベンゼンを、ＤＮＡ液滴を構成する粘着末端に挿入することで、液滴の相変化を光制御できることを示していた。この成果を、国際的な評価が高い一般誌に投稿し、約半年にわたる長期の査読の後、修正投稿可の決定を得た。２つ目は、この光制御ＤＮＡ液滴が連続的な可視光の照射のもとで自発的な運動・変形・分裂をする挙動の研究である。研究員が偶然発見したこの現象により、生物由来のモータータンパク質を使用した従来のアクティブ流体とは異なり、完全に人工合成されたＤＮＡとアゾベンゼンだけで、生命のような振る舞いを再現できる可能性が示された。物理的なメカニズムを含めてまだ解明すべき点が多い。令和４年度において、研究員は、波長依存性、配列依存性、アゾベンゼン挿入位置依存性など網羅的に調べた。３つ目は、ＤＮＡ液滴に関する総説の執筆である。研究員が取り組んでいる光制御ＤＮＡ液滴の土台となるＤＮＡ液滴は、近年特にさかんに研究が行われている。研究員は、先行研究をまとめるだけでなく、今後の課題、広い視野での今後の研究の方向性などを議論して、生物学、生物工学に関する国際的な専門誌に投稿し、掲載決定の判断を得た。総説はエディターより高評価を得て、雑誌の表紙を飾った。４つ目は、水水系の液滴を生成するマイクロ流路の作製である。研究員が着目した液滴生成手法は、流路のジオメトリが急激に変化するように設計する必要があり、２段階でマスク露光をする必要があった。ＳＵ８を用いてこの２段階露光の試作を提携先の研究室の設備を用いて行った。精度に問題があったものの、流路デザインの工夫をする上で有用な指針を得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
投稿論文の査読期間が半年近くかかり，予想より大幅に遅れたため，予定していた研究スケジュールの見直しを迫られた．また，DNA液滴の自発的な運動を偶然に発見したため，こちらの研究を急遽すすめることになった．
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| Strategy for Future Research Activity |
修正決定を受けた論文の修正投稿に全力を尽くす．エディターが指定した追加実験を完了させる．DNA液滴の自発的な運動に関する物理的なメカニズムを詳細に調べる．競合するグループが同じ現象を発見する可能性があるため，優先的に取り組む．マイクロ流体デバイスの開発については，二重露光の精度に大きな課題があることが判明したため，申請書に記載した研究計画の修正・見直しも含めて，引き続き開発を行う．
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Report
(1 results)
Research Products
(6 results)
