2022 Fiscal Year Research-status Report
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 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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| Keywords | 人工細胞 / マイクロ流体デバイス / DNAナノテクノロジー |
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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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| Causes of Carryover |
受入研究室の備品の拡充にともない，支出計画に修正があった．
今年度は，マイクロ流路デザインの見直しを検討するために，3Dプリンターを用いたモールドの作製を実施する．所属研究室の3Dプリンターで付属のレジン（硬化剤）を使用すると，PDMSが固まらないことが判明している．PDMSとの相性が良いレジンを探し，これを購入する予定である．また，光制御DNAの自発的な運動の研究を行うため，ピークの励起波長が400nmを少し上回るキューブフィルターのカスタマイズを実施する．ピーク位置がまったく同じであるが，UV領域を含む・含まないの微調整を細かく調整し，業者に発注する．
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Research Products
(6 results)
