2015 Fiscal Year Research-status Report
Gene-activating scaffoldによるin vivo組織再生
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26560250
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
大矢根 綾子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, ナノ材料研究部門, 主任研究員 (50356672)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | リン酸カルシウム / 遺伝子導入 / トランスフェクション / サブミクロン / 粒子 / 細胞足場 / ＤＮＡ / ナノコンポジット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞足場機能と遺伝子導入機能を併せ示す材料は、in vivo組織再生のためのgene-activating scaffoldとして有用と期待される。近年研究代表者らは、リン酸カルシウム（CaP）過飽和溶液中での共沈反応を利用して、DNA－CaP複合体を基材上に固定する手法を開発してきた。本研究は、この複合体をgene-activating scaffoldに応用するため、複合体の形成条件を改良・最適化するとともに、遺伝子導入機能の向上を図ることを目的とする。
昨年度は、CaP過飽和溶液中での共沈反応時間が、DNA－CaP複合体の遺伝子導入効率に与える影響を明らかにした。また、この際の反応過程を調べることで、過飽和溶液中でのCaPの均一核形成過程が、得られるDNA－CaP複合体の遺伝子導入機能に大きく影響することが判明した。そこで本年度は、均一核形成に影響する重要因子である過飽和溶液の濃度を制御し、DNA－CaP複合体の遺伝子導入機能に与える影響について検討した。
具体的には、CaP過飽和溶液のCaおよびP濃度を0.6～1.4倍に変化させ、DNA－CaP複合体からなる粒子をポリスチレン基材上に固定した。基材の表面構造を調べたところ、過飽和溶液濃度の増加によって、基材上に固定される粒子の数密度が増大することが分かった。同基材上で細胞を培養し遺伝子導入を行ったところ、過飽和溶液の濃度が1.0倍濃度までは、濃度依存的に細胞の遺伝子発現量が増加した。一方、1.4倍濃度の条件では、生細胞数の減少と遺伝子発現量の低下が認められた。高密度に集積したDNA－CaP複合体粒子群は、細胞のviabilityに悪影響を及ぼすと考えられた。以上の結果から、DNA－CaP複合体による遺伝子導入のための最適な濃度条件が明らかになった。
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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
昨年度の研究成果をさらに発展させ、DNA－CaP複合体の遺伝子導入機能を向上させるための基礎的条件を明らかにした。昨年度調べた共沈反応時間の影響に続いて、今年度は、CaP過飽和溶液のCaおよびP濃度の影響を明らかにし、導入効率のさらなる向上を達成した。得られた成果を国内・国際学会ならびに国際的学術論文誌上で発表した。
以上の状況より、本研究課題は概ね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度までの研究により、本過飽和溶液法においては、まず溶液中での均一核形成によってDNA－CaP複合体のナノ粒子が形成し、同粒子がサブミクロンサイズにまで成長した後、基材上に集積していくことが判明している。そこで、この集積前のDNA－CaP複合体粒子を用いた遺伝子導入（particle-mediated system）についても検討を行う。この際、複合体粒子に物理エネルギー（振動、超音波など）を与えることで、粒子の分散性と遺伝子導入効率の制御を試みる。
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| Causes of Carryover |
本研究の目標達成のため、平成28年度に実験補助員（テクニカルスタッフ、1名）の雇用期間を延長する必要があり、27年度予算の一部を次年度に繰り越す必要があった。繰り越しのための減額分は、27年度予算として所属部門から支給された運営交付金で賄った。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
実験に用いる物品費（消耗品費）、成果発表のための旅費の他、実験補助員（テクニカルスタッフ、1名）の雇用費、その他の経費（学会参加費、論文投稿費、英文校閲料など）として使用する予定である。
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