Development of ultrasonic and magnetic field-sensitive receiver molecules and their application to muscle tissue formation promotion technology

• Project Area: Next-generation non-invasive biological deep-tissue manipulation by biomolecular engineering and low physical energy logistics
• Project/Area Number: 20H05758
• Research Category: Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Transformative Research Areas, Section (III)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 井上 圭一 東京大学, 物性研究所, 准教授 (90467001)
• Project Period (FY): 2020-10-02 – 2023-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥38,090,000 (Direct Cost: ¥29,300,000、Indirect Cost: ¥8,790,000); Fiscal Year 2021: ¥12,350,000 (Direct Cost: ¥9,500,000、Indirect Cost: ¥2,850,000); Fiscal Year 2020: ¥13,390,000 (Direct Cost: ¥10,300,000、Indirect Cost: ¥3,090,000)
• Keywords: 磁気操作 / 超音波操作 / 機械受容チャネル / 筋組織形成誘導 / カルシウム

Outline of Research at the Start

本研究では機械受容タンパク質や、巨大鉄ナノ粒子含有タンパク質であるフェリチンへ選択的に結合するフェリチン結合ドメインなどを用いて、超音波・磁場の二つのタイプの低物理エネルギーに高感度に応答するレシーバ分子を新たにデザインし、イオンチャネルの開閉を外部から操作可能な分子システムを構築する。さらにこれらを筋幹細胞中の小胞体へターゲッティングし、磁場および超音波を照射することで小胞体からのCa2+放出を誘発し、筋細胞への分化を促進する生体操作法の実現を目指す。これにより事故や疾患、老化に伴う筋力低下を低減・回復し、クオリティオブライフ（QOL）の向上を目指した医療応用につながる要素技術の開発を行う。