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2022 Fiscal Year Research-status Report

Construction of innovative cellular carrier controllable with magnetic field for in vivo material transport

Research Project

Project/Area Number 22K18913
Research InstitutionTokyo University of Agriculture and Technology

Principal Investigator

新垣 篤史  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10367154)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 吉野 知子  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30409750)
Project Period (FY) 2022-06-30 – 2024-03-31
Keywords物質輸送 / バイオミネラリゼーション / 遺伝子発現制御 / 生体機能利用
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、細菌の遺伝子組換えによって細胞機能改変し、生体内物質輸送に利用する革新的な細胞型キャリアを構築することを目的としている。磁性細菌は、細胞の中に直鎖状に並んだ磁性ナノ粒子を合成し、鞭毛モーターにより水中を泳動する。したがって外部から磁場を加えることで、人為的に細胞の泳動方向を操作することが可能である。本研究では、研究代表者らが確立した遺伝子組換え技術を駆使して、磁性細菌の磁性ナノ粒子合成能と細胞膜組成を改変し、磁場への高い応答性と自発的な運動能を備えた細胞型キャリアの構築を目的としている。磁性細菌における磁気微粒子の合成プロセスには複数のタンパク質が関与しており、遺伝子から発現したタンパク質が順序立てて発現することで、連続的に磁性ナノ粒子合成が行われている。本年度は、磁性細菌の細胞の外から誘導剤を添加することによって、磁性ナノ粒子合成に関わる遺伝子の発現制御が可能な細胞の構築を行った。誘導剤の添加により制御可能なオペレーター配列をプロモーター部位に連結し、磁性ナノ粒子合成に関わる遺伝子オペロンの発現が制御可能な複数の細胞を作製した。また、磁性ナノ粒子合成に関わる遺伝子の発現についても確認を行い、誘導剤の添加量と添加タイミングの最適化を行った。磁性ナノ粒子の数とサイズの制御が可能なことを示し、これによって細胞の磁場応答性が向上することを確認した。また、磁性細菌の遺伝子組換えによる細胞膜組成の改変にも着手した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初計画通り、磁性ナノ粒子合成に関わる遺伝子の発現制御系によって細胞の磁性ナノ粒子合成能を改変し、細胞の磁場応答の向上を確認した。また、細胞膜組成の改変に着手し、細胞型キャリアの構築に向けた基盤となる技術を整備した。当初の計画通り、おおむね順調に進展していると考えている。

Strategy for Future Research Activity

今後は、下記の研究項目について検討を行う。
-細胞の磁場応答性の評価
-細胞の膜組成改変

  • Research Products

    (5 results)

All 2022 Other

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Adsorption of Biomineralization Protein Mms6 on Magnetite (Fe3O4) Nanoparticles2022

    • Author(s)
      Kosuke Arai, Satoshi Murata, Taifeng Wang, Wataru Yoshimura, Mayumi Oda-Tokuhisa, Tadashi Matsunaga, David Kisailus, Atsushi Arakaki
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 23 Pages: 5554

    • DOI

      10.3390/ijms23105554

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 磁気微粒子の形態制御に向けた磁性細菌固有の遺伝子群の異種発現2022

    • Author(s)
      三浦知優、篠原奈々美、松永是、新垣篤史
    • Organizer
      第16回バイオ関連化学シンポジウム
  • [Presentation] バイオミネラリゼーションタンパク質の 無機物吸着機能2022

    • Author(s)
      新垣篤史
    • Organizer
      第回日本生物工学会大会
    • Invited
  • [Presentation] Adsorption of Biomineralization Protein to Inorganic Materials and its Relationship with Crystal Formation2022

    • Author(s)
      Atsushi Arakaki, Tadashi Matsunaga
    • Organizer
      International Marine Biotechnology Association Symposium: Biomaterials from the Sea
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] 生命分子工学研究室

    • URL

      http://web.tuat.ac.jp/~biomol/index.html

URL: 

Published: 2023-12-25  

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