2016 Fiscal Year Research-status Report
膜内化学反応と膜ダイナミクスが協同した人工細胞システムの創製と機能創出
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16K21034
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
森田 雅宗 国立研究開発法人産業技術総合研究所, バイオメディカル研究部門, 研究員 (90708504)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ドロップレット / 人工細胞システム / DNAナノテクノロジー / DNAゲル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，膜内化学反応と膜ダイナミクスが協同した人工細胞システムを構築するための基礎技術である裏打ち構造を有した油中水滴（ドロップレット）の構築と物理学的な構造制御に関する研究を行った．本研究では，実際の細胞膜構造に類似した人工細胞を構築に向け，裏打ち構造を有した人工細胞作製のために，裏打ち構造を有した油中水滴（ドロップレット）の構築を試みた．裏打ち構造の作製には，DNAナノテクノロジーの技術を利用し，正電荷脂質に被われたマイクロサイズの油中水滴（ドロップレット）内にDNA溶液を封入，油中水滴（ドロップレット）の界面においてDNAが自己組織化することで膜全面にDNAで裏打ちされた油中水滴（ドロップレット）の構築に成功した。さらに，DNAが自己組織化する過程において冷却温度を制御することよって膜全面にDNAで裏打ちされた構造からランダムにGapを形成することで不均一に裏打ち構造を有する油中水滴（ドロップレット）を作製することができることを発見し，構造制御できることを見出した．現在，不均一構造を形成するメカニズムを詳細にするためにDNAによる裏打ち構造形成のリアルタイム観察実験及び数理モデルを用いたシミュレーション実験も進めている．
さらに，油中水滴（ドロップレット）内部で形成されたDNAの構造体を水中に取り出すことにも成功しており，化学反応系とのドッキングも進めている．
また，膜全面をDNAで裏打ちされた油中水滴（ドロップレット）については，共同研究者と共に界面通過法によってリポソーム化し，裏打ち構造を有した人工細胞の作製に成功，現在，共著者として論文投稿中である．
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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
本年度は，研究計画にある通り，実際の細胞膜構造に類似した細胞サイズリポソームの構築に向け，裏打ち構造を有した油中水滴（ドロップレット）の構築を試み，その構造体の制御に成功した．また，この構造体を化学反応系とドッキングすることも進めている．共同研究ではあるが，一部リポソーム化にも成功しており，今後の条件の異なる構造（ドメイン構造・膜の非対称性）を有したリポソームの作製にも道筋ができつつある．このように，おおむね順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度（最終年度）は，本年度構築したシステムを発展させた人工細胞システムの作製の実現，及び人工細胞システム内の化学反応系と人工細胞膜の変形ダイナミクスがカップルするシステムの創発を目指す．特に，人工細胞膜上におけるドメイン形成機構の制御・ドメインのエンドサイティック/エキソサイティックな出芽を惹起する人工細胞システムの構築を目指す．
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| Causes of Carryover |
他の助成金によって購入した物品によって，当初購入を検討していた物品の購入を見合わせたため．また，実験回数について，当初の予定よりも少ない回数で済んだため，高価な消耗品の試薬・材料の費用を抑えることができたため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
当初から予定している計画研究をさらに迅速に遂行するために実験消耗品類の購入に充てる．また，得られた成果を論文誌等で公表するための費用に充てる．
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Research Products
(12 results)
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[Patent(Industrial Property Rights)] 固定具及びその使用2016
Inventor(s)
五味清佳, 菅ヶ谷暢康, 大森衣里子, 瀧ノ上正浩, 森田雅宗
Industrial Property Rights Holder
五味清佳, 菅ヶ谷暢康, 大森衣里子, 瀧ノ上正浩, 森田雅宗
Industrial Property Rights Type
特許
Industrial Property Number
特願2016-231378
Filing Date
2016-11-29
