2022 Fiscal Year Annual Research Report
マイクロ流体技術と光遺伝学技術の融合によるタンパク質発現ダイナミクスの精密制御
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20K12050
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| Research Institution | Kogakuin University |
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Principal Investigator |
金田 祥平 工学院大学, 工学部, 准教授 (10542467)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
磯村 彰宏 京都大学, 高等研究院, 連携助教 (70512466)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | マイクロ流体デバイス / 光遺伝学技術 / タンパク質発現ダイナミクス / タンパク質発現量の制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，マイクロ流体デバイス技術と光遺伝学技術を融合することで，低分子化合物濃度条件と光刺激条件の2入力を精密に制御可能な実験プラットフォームを構築し，出力として時間変化を伴うタンパク質発現量(タンパク質発現ダイナミクス)のフィードバック制御することを試みた．研究期間内に実現した項目は以下の通りである．
①2入力発現制御と蛍光タンパク質によるダイナミクス可視化技術を確立し，青色光により，数秒の露光時間で観察が可能な赤色蛍光タンパク質(RFP)を発現し，その分解速度を低分子化合物のトリメトプリムにより濃度依存的に抑制可能なマウス横紋筋細胞(改変C2C12細胞)を作成した．これにより分オーダーでのダイナクス制御が可能となった．
②2入力発現制御用マイクロ流体デバイスを開発し，低分子化合物濃度条件と光刺激条件の2入力を精密に制御可能なマイクロ流体デバイスを開発した．時間変化を伴う低分子化合物濃度の入力条件制御(濃度/処理時間)は，シリンジポンプの流量制御により，低分子化合物ありと低分子化合物なし培養液の流量比を制御することで実現し，光刺激条件(照射強度/照射時間)は，青色LED光源の制御により実現し，タンパク質発現量をリアルタイムにモニタリングし，発現量に応じて2入力をON/OFF制御可能なフィードバック系を実装した．
③マイクロ流体濃度勾配場形成技術を利用し，低分子化合物濃度8条件におけるRFP発現の応答を網羅的に取得可能なタンパク質発現応答解析用マイクロデバイスを開発した．
④光刺激条件がタンパク質発現ダイナミクスに及ぼす影響を調べそのシミュレータを構築した．
以上の成果を通じ，タンパク質発現ダイナミクスの細胞機能制御への意義を解明するための技術基盤を本研究で構築できた．
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