| Project/Area Number |
22K19824
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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 62:Applied informatics and related fields
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University (2023)
Tokyo Institute of Technology (2022) |
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Principal Investigator |
Ishikawa Daisuke 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 講師 (00722919)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
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| Keywords | DNAナノテクノロジー / 界面膜 / 機械受容チャネル / 折り紙 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、DNAナノテクノロジーを駆使してナノサイズの剛体折り紙で人工機械受容チャネルを開発し、界面膜の圧縮・拡張によって駆動する機械受容チャネルの開閉挙動と、界面膜の力学的特性との相関解明を目的とする。具体的には、機械受容剛体折り紙ナノチャネルの開発および気水界面膜中における剛体折り紙チャネルの力学的変形の確認、そして界面膜の力学的特性(表面圧、印加エネルギー、膜の硬さ変化)と剛体折り紙チャネルの力学的変形との相関解明を試みる。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, mechanically deformable nanochannels based on the folding mechanism of rigid origami were developed using the DNA origami method of structural DNA nanotechnology to artificially construct mechanosensitive channels that sense mechanical stimuli in cells. Compression of Langmuir monolayers fabricated at the air-water interface with amphiphilized nanochannels and lipid molecules showed that the nanochannels in the membrane were mechanically deformed. Relatedly, DNA hydrogel particles with catalytic functions were also developed as artificial cell components.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
a細胞は、多種多様な力学的刺激を識別して応答する細胞力覚という機能を有している。力学的刺激は、細胞自体の機械特性、細胞外基質の硬さや組成などを介して、細胞の成長や増殖、死を調節しており、過剰な力学的刺激による細胞の損傷は疾患や病態を引き起こす原因となる。特に、細胞力覚発現の出発点となる力の感知を担う機械受容チャネルの駆動とその周囲の細胞膜の力学的特性との相関を、人工的に再現した系を用いて解明することは、生体に関する学術的探究のみならず、理学療法や創薬、再生医療などに対し物理的根拠に基づいた知見や技術を提供し得る重要な社会的意義を有している。
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