2021 Fiscal Year Research-status Report
Organization of artificial cells into an assembled model that can express orchestrated dynamic behavior through cell junction networks
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19K06540
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
湊元 幹太 三重大学, 工学研究科, 教授 (80362359)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
瀧口 金吾 名古屋大学, 理学研究科, 講師 (20262842)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 人工細胞 / リポソーム / GUV / 細胞骨格 / 細胞接着 / バキュロウイルス / 脂質二分子膜 / マイクロコンパートメント |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までに引き続き、本研究では、細胞接着分子や細胞骨格等を組換え技術で再構成した巨大リポソーム（Giant Unilamellar Vesicles; GUVs）ベースの人工細胞モデルが、細胞-細胞間の結合を模倣することでネットワーク形成(多細胞化)し、それにより秩序構造と共役挙動が発現する組織体となるのか、ということに取り組んでいる。
今年度は、組換え膜タンパク質の導入に要する、私どもが開発してきている逆相遠心法で得た細胞サイズ脂質2分子膜ベシクル（GUVs）とバキュロウイルス出芽粒子（BV）との膜融合を高い効率で引き起こす脂質条件を詳細に調べ明らかにした。膜融合の誘起に必須である酸性脂質の機能を補助するリン脂質を見出した。接着分子の膜導入により既に予備的知見を得ていたGUV接着の特異的発現について沈降・希釈と検鏡により評価した。
水溶性高分子系の二相分離に基づく微小液滴を、細胞質を模したモデルミクロコンパートメント(微小区画)として利用し、高い分配効率で内封された細胞骨格（アクチン）の挙動を調べることを、今年度も推し進めた。F-アクチンはミクロ液滴に取り込まれ共存させた特異的切断因子のその場での作用とコンパートメントへの影響が観察された。
細胞接着現象評価にも利用可能となるビーズ被覆球状支持膜へのウイルスによる組換え膜タンパク質再構成も引き続き実施し、球状支持膜上の膜タンパク質を標的とする抗体との反応性が向上する条件を、高分子や溶媒の効果を取り入れることで見出した。
次年度はこれら研究結果をまとめるなどして発表していくことを中心に目指す。
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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
１）昨年度までに私どもが開発した逆相遠心法（Reverse-Phase/Centrifugation Method）では細胞サイズの脂質2分子膜ベシクル（GUVs）を比較的広いリン脂質組成の選択と、生理的緩衝液を含む色々な組成の水溶液中での調製が可能となっている。昨年度、これらのGUVへ50％～100％の割合で組換え膜タンパク質提示バキュロウイルス出芽粒子（BV）と膜融合させることができる脂質組成と溶媒を見出し組換え接着分子の有無による接着挙動の変化を調べた。脂質組成の依存については膜融合に必須な酸性脂質と共存することで融合を促進しうる補助脂質となるリン脂質を見出し詳細に検証した。
２）今年度も水溶性高分子ミクロ相分離系を細胞質モデルと擬した微小区画内に細胞骨格（アクチン）を内封し種々のダイナミクスが観察可能な系の構築を目指し、F-アクチンの切断因子となるタンパク質と共存することで現れるコンパートメントの形態変化を見出した。
３）今年度も引き続き、GUVの利用を補完することも可能な方法として期待し、ビーズに支持された球状人工細胞膜への組換えタンパク質再構成に取り組んだ。支持膜上における当該タンパク質との相互作用に対する溶液環境等の影響を当該タンパク質を抗原とする抗体結合で評価した。
１）～３）により進捗がみられたが論文・学会における発表等が一部出来ていないため前記のように自己評価している。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで前記のように１）GUV集積が可能な密度における高い効率でのウイルスー脂質膜融合が実現できる条件を詳細に調べ、２）水溶性高分子二相系によるミクロ相分離液滴を利用したタンパク質F-actin封入によってダイナミクスを発現する細胞骨格の微小区画捕捉を実現し、３）同時に固体支持脂質膜微粒子も利用することでリポソーム膜の脆弱性が問題となりうる場合の代替方法を先行して研究しつつそれ単独の利用価値が極めて高いことも示してきた。これらを有機的に組み合わせることで新しい細胞モデル挙動を引き起こせる可能性が示せると考える。期間の終盤となるためこれら可能性の基盤となった成果を学会・論文等で公表することを目指す。
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| Causes of Carryover |
前年度の繰越に伴い、当該年度にも繰越が発生した。研究期間を延長していることからやや進捗が遅れていることとしたが、当該年度までに得ている研究結果等を次年度以降にまとめて行くことと予定しておりそのうえで実施が必要となる実験等を含めて必要となる物品費等諸経費に充当していく。
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Research Products
(10 results)
