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2023 Fiscal Year Annual Research Report

DNA信号をトリガーとした相分離アクチュエータ・リポソームの高感度高速変形

Publicly Offered Research

Project AreaMolecular Cybernetics -Development of Minimal Artificial Brain by the Power of Chemistry
Project/Area Number 23H04430
Research InstitutionHosei University

Principal Investigator

林 真人  法政大学, 生命科学部, 助手 (40356259)

Project Period (FY) 2023-04-01 – 2025-03-31
Keywords相分離配向 / 細胞骨格線維 / リポソーム / 人工細胞 / ソフトマター
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は『分子サイバネティクス』で実現を目指すミニマル脳の構成要素のひとつであるアクチュエータ・リポソームに、外部からの制御DNA分子に応答してDNAの等温増幅を起動する仕組みと、アクチン線維の束化により膜突起を素早く伸長する仕組みを実現することである。アクチュエータ・リポソームは、前段のプロセッサ・リポソームから伝達される制御DNA分子に応答して数10マイクロメートルの膜突起を伸長する必要がある。本年度はRolling Circle Amplification (RCA)法によるDNAの等温増幅を高感度化・高速化するための鋳型DNAの設計と反応条件の最適化を行った。その結果100 pMのプライマーDNAの添加により60分以内に飽和濃度のDNAが合成される方法を確立できた。本法はプライマーDNAを加えない場合の非特異的増幅が少なくDNA配列の設計自由度も高いので、短時間で高感度なDNAやRNAの検出技術として応用可能であると考えている。次にDNAの添加によりアクチン線維が相分離配向を生じる条件の詳細な検討を行った。その結果ある種の高分子を共存させることで、より低濃度のDNAでもアクチン線維を相分離配向できることを見出し、リポソームから100マイクロメートル以上の膜突起を伸長させられることを確認できた。この方法を上記の高感度化・高速化したRCA反応系と組み合わせれば、外部からの制御DNA分子に応答して素早く膜突起を伸長するアクチュエータ・リポソームを実現できると考えている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

RCA反応系の高感度化・高速化は実現できたが、リポソーム内部でアクチン線維の相分離配向が高感度化・高速化できる条件の検討に時間がかかり進捗が遅れている。またリポソーム外部からの制御DNAの入力技術との組み合わせが未着手であり、現在共同研究先と準備を進めている。

Strategy for Future Research Activity

現在準備中のリポソーム外部からの制御DNAの入力により内部のRCA反応系を起動するための共同研究を重点的に進める。また高分子を添加した際のRCA反応条件を最適化し、短時間でアクチン線維の相分離配向が生じる条件を探索する。これらの技術を組み合わせて外部からの制御DNA分子に応答して素早く膜突起を伸長するアクチュエータ・リポソームを実現する。

  • Research Products

    (16 results)

All 2024 2023

All Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Presentation] 巨大リポソーム内でのクラミドモナス除膜細胞および単離軸糸の再活性化2024

    • Author(s)
      秋山浩一朗、林真人、金子智行
    • Organizer
      生体運動研究合同班会議 2024
  • [Presentation] クラミドモナス封入リポソームの光による移動方向性制御2024

    • Author(s)
      白岩弘将、汐見駿佑、林真人、金子智行
    • Organizer
      生体運動研究合同班会議 2024
  • [Presentation] アクチン線維と長鎖 DNA の相分離配向現象によるリポソームの大変形2024

    • Author(s)
      林真人、金子智行
    • Organizer
      生体運動研究合同班会議 2024
  • [Presentation] クラミドモナス除膜細胞および単離軸糸と巨大リポソームを組み合 わせたバイオハイブリッド分子ロボットの作製2024

    • Author(s)
      秋山 浩一朗,林 真人,金子 智行
    • Organizer
      第7回分子ロボティクス年次大会
  • [Presentation] 膜変形によるリポソーム移動現象についての流体力学的解析2024

    • Author(s)
      濵口蒼太,汐見駿佑,秋山浩一朗,林真人,金子智行,松永大樹
    • Organizer
      第7回分子ロボティクス年次大会
  • [Presentation] クロモグリク酸ナトリウム封入リポソームの温度制御による可逆的 大変形2024

    • Author(s)
      林真人,宇田川夏織,金子智行
    • Organizer
      第7回分子ロボティクス年次大会
  • [Presentation] 走光性によるクラミドモナス封入リポソームの移動方向の制御2024

    • Author(s)
      白岩弘将,秋山浩一朗,汐見駿佑,林真人,金子智行
    • Organizer
      第7回分子ロボティクス年次大会
  • [Presentation] 油中水滴エマルション遠心沈降法によるアガロース・BSA・スクロ ースゲル内包ベシクルの作製2024

    • Author(s)
      井戸口龍星,林真人,豊田太郎
    • Organizer
      第7回分子ロボティクス年次大会
  • [Presentation] Analysis on the locomotion dynamics of Chlamydomonas encapsulated liposomes2023

    • Author(s)
      S. Hamaguchi, S. Shiomi, D. Matsunaga, M. Hayashi, T. Kaneko
    • Organizer
      DynaCaps2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Locomotion of giant liposome driven by internal Chlamydomonas2023

    • Author(s)
      S. Shiomi, S. Hamaguchi, D. Matsunaga, M. Hayashi, T. Kaneko
    • Organizer
      DynaCaps2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] クラミドモナス除膜細胞と単離軸糸を用いたBio-hybrid Robotの作製2023

    • Author(s)
      秋山浩一朗、林真人、金子智行
    • Organizer
      「細胞を創る」研究会16.0
  • [Presentation] クロモグリク酸ナトリウム封入リポソームにおける形状変化と膜の相分離2023

    • Author(s)
      宇田川夏織、林真人、金子智行
    • Organizer
      第61回日本生物物理学会
  • [Presentation] バイオハイブリッドロボットの作製に向けたクラミドモナス除膜細胞および単離軸糸の巨大リ ポソームへの封入2023

    • Author(s)
      秋山浩一郎、林真人、金子智行
    • Organizer
      第61回日本生物物理学会
  • [Presentation] 界面通過法によるリポソームへのチラコイド封入2023

    • Author(s)
      西﨑伸太郎、林真人、金子智行
    • Organizer
      第61回日本生物物理学会
  • [Presentation] Myosin or its fragments influences F-actin dynamics and deformation of droplets under the liquid-liquid phase separation2023

    • Author(s)
      Tatsuyuki Waizumi, Hiroki Sakuta, Mahito Kikumoto, Masahito Hayashi, Kanta Tsumoto, Kingo Takiguchi, Kenichi Yoshikawa
    • Organizer
      第61回日本生物物理学会
  • [Presentation] Creation of liposomes intended to be phagocytosed by macrophages2023

    • Author(s)
      Akari Saito, Masahito Hayashi, Tomoyuki Kaneko
    • Organizer
      第61回日本生物物理学会

URL: 

Published: 2024-12-25  

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