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Genome editing technology with efficient transfer to nucleus using nanoneedle

Research Project

Project/Area Number 26249127
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Biofunction/Bioprocess
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

Nakamura Chikashi  国立研究開発法人産業技術総合研究所, バイオメディカル研究部門, 研究グループ長 (40357661)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 加藤 義雄  国立研究開発法人産業技術総合研究所, バイオメディカル研究部門, 主任研究員 (20415657)
小林 健  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 集積マイクロシステム研究センター, 研究チーム長 (20415681)
池袋 一典  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70251494)
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥41,470,000 (Direct Cost: ¥31,900,000、Indirect Cost: ¥9,570,000)
Fiscal Year 2016: ¥12,740,000 (Direct Cost: ¥9,800,000、Indirect Cost: ¥2,940,000)
Fiscal Year 2015: ¥12,740,000 (Direct Cost: ¥9,800,000、Indirect Cost: ¥2,940,000)
Fiscal Year 2014: ¥15,990,000 (Direct Cost: ¥12,300,000、Indirect Cost: ¥3,690,000)
Keywordsゲノム編集 / ナノニードル / アプタマー / オフターゲット効果 / 細胞操作 / 制御放出 / 細胞 / ナノニードルアレイ
Outline of Final Research Achievements

In this study, we aimed to develop safe and high efficient genome editing technology using artificial nuclease, zinc finger nuclease (ZFN) and CRISPR/Cas9, which have been developed rapidly in the last five years. However, there is a serious problem to digest sequence of not interest, so called off target effect. To overcome this problem, we developed a new technology to deliver the artificial nuclease combining the nanoneedle technology to transfer molecules to nucleus directly and the aptamer technology for controlled release of molecules. We obtained several aptamer sequences binding FokI or Cas9 specifically and we succeeded in the transfer of ZFN to cells using the aptamer-modified nanoneedle.

Report

(4 results)
  • 2016 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report

Research Products

(64 results)

All 2017 2016 2015 2014 Other

All Journal Article (12 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 8 results,  Acknowledgement Compliant: 5 results) Presentation (45 results) (of which Int'l Joint Research: 15 results) Book (2 results) Remarks (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (3 results)

  • [Journal Article] Investigation of Inside of a Living Cell by Use of Nanoneedle: Analysis of Mechanical Property of Biological Molecules by Atomic Force Microscopy2017

    • Author(s)
      山岸彩奈、中村 史
    • Journal Title

      KAGAKU TO SEIBUTSU

      Volume: 55 Issue: 3 Pages: 196-202

    • DOI

      10.1271/kagakutoseibutsu.55.196

    • NAID

      130006386475

    • ISSN
      0453-073X, 1883-6852
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    • Author(s)
      D. Matsumoto, M. Nishio, Y. Kato, W. Yoshida, K. Abe, K. Fukazawa, K. Ishihara, F. Iwata, K. Ikebukuro and C. Nakamura
    • Journal Title

      Electrochemistry

      Volume: 84 Issue: 5 Pages: 305-307

    • DOI

      10.5796/electrochemistry.84.305

    • NAID

      130005150435

    • ISSN
      1344-3542, 2186-2451
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    • Author(s)
      D. Matsumoto, A. Yamagishi, M. Saito, R. R. Sathuluri, Y. R. Silberberg, F. Iwata, T. Kobayashi and C. Nakamura
    • Journal Title

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      Volume: 122 Issue: 6 Pages: 748-752

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2016.05.006

    • NAID

      40021045007

    • ISSN
      1389-1723
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    • Author(s)
      R. Kawamura, K. Shimizu, Y. Matsumoto, A. Yamagishi, Y. R. Silberberg, M. Iijima, S. Kuroda, K. Fukazawa, K. Ishihara and C. Nakamura
    • Journal Title

      Journal of Nanobiotechnology

      Volume: 14 Pages: 74-74

    • DOI

      10.1186/s12951-016-0226-5

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      M. Nishio, D. Matsumoto, Y. Kato, K. Abe, J. Lee, K. Tsukakoshi, A. Yamagishi, C. Nakamura and K. Ikebukuro
    • Journal Title

      Biosensors and Bioelectronics

      Volume: 93 Pages: 26-31

    • DOI

      10.1016/j.bios.2016.11.042

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      Scientific Reports

      Volume: 6 Pages: 30185-30185

    • DOI

      10.1038/srep30185

    • NAID

      120007129507

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      山岸彩奈、松本大亮、中村 史
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      D. Matsumoto, R. Sathuluri, Y. Kato, Y. R. Silberberg, R. Kawamura, F. Iwata, T. Kobayashi and C. Nakamura
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      Scientific Reports

      Volume: 5 Pages: 15325-15325

    • DOI

      10.1038/srep15325

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      T. Kumagai, K. Abe, W. Yoshida and K. Ikebukuro
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      Volume: 7 Pages: 278-281

    • DOI

      10.4172/1948-5948.1000225

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    • Author(s)
      K. Abe, Y. Murakami, A.Tatsumi, K. Sumida, A. Kezuka, T. Fukaya, T. Kumagai, Y. Osawa, K. Sode and K. Ikebukuro
    • Journal Title

      Chem Commun (Camb)

      Volume: 51 Pages: 11467-11469

    • DOI

      10.1039/c5cc02906f

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      R. Wadhwa, Y. Kato, R.Gao and S. C. Kaul
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      Post-genomic Approached in Cancer and Nano Medicine

      Volume: 2 Pages: 25-60

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      松本雄太、飯嶋益巳、黒田俊一、山岸彩奈、中村 史
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      慶應義塾大学日吉キャンパス(神奈川県横浜市)
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      日本化学会第97春季年会 (2017)
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      慶應義塾大学日吉キャンパス(神奈川県横浜市)
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      日本化学会第97春季年会 (2017)
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      慶應義塾大学日吉キャンパス(神奈川県横浜市)
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      2017-03-17
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      第64回応用物理学会春季学術講演会
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      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
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      山岸彩奈、高野勇太、須崎 萌、竹田 至、岡田 知子、加藤善雄、中村 史
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      シングルセル国際シンポジウム 2016
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      東京大学伊藤国際学術研究センター(東京都文京区)
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      内藤瑞紀、柳 昇桓、山岸彩奈、最上譲二、鈴木 誠、深澤今日子、石原一彦、中村 史
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      シングルセル国際シンポジウム 2016
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      東京大学伊藤国際学術研究センター(東京都文京区)
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      中村 史、清水桂太、川村隆三、飯嶋益巳、黒田俊一、深澤今日子、石原一彦
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      PRiME2016
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      Hawaii Convention Center,Honolulu, Hawaii, USA
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      松本雄太、清水桂太、飯嶋益巳、黒田俊一、中村 史
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      西尾 真初、阿部 公一、松本 大亮、塚越かおり、加藤 義雄、中村 史、池袋 一典
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      The 43rd International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
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      熊本大学工学部百周年記念館(熊本県熊本市)
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      山岸彩奈、高野勇太、須崎 萌、竹田 至、岡田知子、加藤義雄、中村 史
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      内藤瑞紀、柳 昇桓、山岸彩奈、最上譲二、鈴木 誠、深澤今日子、石原一彦、中村 史
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      第10回バイオ関連化学シンポジウム
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      もてなしドーム地下イベント広場(石川県金沢市)
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      2016-09-08
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      西尾 真初、阿部 公一、松本 大亮、加藤 義雄、中村 史、池袋 一典
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      Biosensors2016
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      Hawaii Convention Center, Honolulu, Hawaii, USA
    • Year and Date
      2015-12-18
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Detection of vimentin using antibody-modified nanoneedle and AFM to eliminate undifferentiated iPS cell2015

    • Author(s)
      清水 桂太、川村 隆三、小林 健、飯嶋 益巳、黒田 俊一、岩田 太、深沢 今日子、石原 一彦、中村 史
    • Organizer
      Pacifichem2015
    • Place of Presentation
      Hawaii Convention Center, Honolulu, Hawaii, USA
    • Year and Date
      2015-12-18
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Nanoneedle technology for single cell biosensing and cell sorting2015

    • Author(s)
      中村 史
    • Organizer
      Pacifichem2015
    • Place of Presentation
      Sheraton Waikiki, Honolulu, Hawaii, USA
    • Year and Date
      2015-12-18
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ゲノム編集技術への応用を目指したFokIヌクレアーゼドメインに結合するDNAアプタマーの探索及び特性評価2015

    • Author(s)
      西尾 真初、阿部 公一、松本 大亮、加藤 義雄、中村 史、池袋 一典
    • Organizer
      BMB2015(第38回 日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会 合同大会)
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド(神戸市)
    • Year and Date
      2015-12-01
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  • [Presentation] Targeted genome manipulation by protein delivery2015

    • Author(s)
      加藤 義雄、松本 大亮、中村 史
    • Organizer
      Conference on Transposition and Genome Engineering 2015
    • Place of Presentation
      甍国際フォーラム(奈良市)
    • Year and Date
      2015-11-19
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ビメンチンを標的とした未分化ヒトiPS細胞の機械的分離2015

    • Author(s)
      清水 桂太、川村 隆三、小林 健、飯嶋 益巳、黒田 俊一、岩田 太、中村 史
    • Organizer
      第67回日本生物工学会大会
    • Place of Presentation
      城山観光ホテル(鹿児島市)
    • Year and Date
      2015-10-28
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  • [Presentation] FokIヌクレアーゼドメインに対するDNAアプタマーの構造及び機能解析2015

    • Author(s)
      西尾 真初、阿部 公一、松本 大亮、加藤 義雄、中村 史、池袋 一典
    • Organizer
      第67回日本生物工学会大会
    • Place of Presentation
      城山観光ホテル(鹿児島市)
    • Year and Date
      2015-10-26
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  • [Presentation] ネスチン遺伝子破壊のマウス乳癌細胞の転移性への影響2015

    • Author(s)
      高野 勇太、三島 麻里、今泉 美玖、松本 大亮、岡田 知子、加藤 義雄、中村 史
    • Organizer
      第67回日本生物工学会大会
    • Place of Presentation
      城山観光ホテル(鹿児島市)
    • Year and Date
      2015-10-26
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  • [Presentation] Site-specific incorporation of a uracil nucleoamino acid into a protein2015

    • Author(s)
      加藤 義雄、小島 直
    • Organizer
      International Symposium on Nucleic Acids Chemistry 2015
    • Place of Presentation
      あいめっせホール(姫路市)
    • Year and Date
      2015-09-23
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  • [Presentation] 高転移性マウス乳癌細胞におけるネスチンノックアウトの効果2015

    • Author(s)
      中村 史、高野 勇太、三島 麻里、今泉 美玖、松本 大亮、岡田 知子、加藤 義雄
    • Organizer
      第9回バイオ関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      熊本大学工学部黒髪キャンパス(熊本市)
    • Year and Date
      2015-09-12
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  • [Presentation] FokIヌクレアーゼドメインに対するDNAアプタマーの探索2015

    • Author(s)
      西尾 真初、阿部 公一、松本 大亮、加藤 義雄、中村 史、池袋 一典
    • Organizer
      第9回バイオ関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      熊本大学工学部黒髪キャンパス(熊本市)
    • Year and Date
      2015-09-11
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] ナノニードルアレイを用いたCas9-sgRNA複合体の細胞内輸送2015

    • Author(s)
      松本 大亮、加藤 義雄、小林 健、岩田 太、中村 史
    • Organizer
      第9回バイオ関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      熊本大学工学部黒髪キャンパス(熊本市)
    • Year and Date
      2015-09-10
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  • [Presentation] ナノニードルアレイを用いたCreタンパク質の核内輸送2015

    • Author(s)
      松本大亮、齋藤 恵、加藤義雄、川村隆三、小林 健、岩田 太、中村 史
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会(2015)
    • Place of Presentation
      日本大学理工学部 船橋キャンパス/薬学部、船橋市
    • Year and Date
      2015-03-26 – 2015-03-29
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  • [Presentation] 水和イオン液体中でのトロンビン-トロンビン結合アプタマーの結合2015

    • Author(s)
      誉田拓也、セーボレー那沙、阿部公一、藤田恭子、大野弘幸、池袋一典
    • Organizer
      日本化学会第95回春季大会(2015)
    • Place of Presentation
      日本大学船橋キャンパス、船橋市
    • Year and Date
      2015-03-26 – 2015-03-29
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] in silico maturation法を用いたアプタマーの機能改良2015

    • Author(s)
      池袋一典
    • Organizer
      第10回理研バイオものづくりシンポジウム
    • Place of Presentation
      理化学研究所、和光市
    • Year and Date
      2015-03-06
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] ナノニードルアレイを用いた機能性タンパク質の核内輸送2015

    • Author(s)
      松本大亮、加藤義雄、小林 健、岩田 太、中村 史
    • Organizer
      第14回 産総研・産技連 LS-BT合同研究発表会
    • Place of Presentation
      産業技術総合研究所つくばセンター共用講堂、つくば市
    • Year and Date
      2015-02-03 – 2015-02-04
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] ZFNタンパク質を用いた核酸フリーのゲノム編集2014

    • Author(s)
      加藤義雄、戸井基道、松本大亮、中村 史
    • Organizer
      第4回ゲノム編集研究会
    • Place of Presentation
      広島国際会議場、広島市
    • Year and Date
      2014-10-06 – 2014-10-07
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  • [Presentation] ATPアプタマーからのZinc-fingerタンパク質放出における分子クラウディングの影響2014

    • Author(s)
      松本大亮、加藤義雄、西尾真初、李 鎭熙、阿部公一、池袋一典、中村 史
    • Organizer
      第8回バイオ関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      岡山大学津島キャンパス、岡山市
    • Year and Date
      2014-09-11 – 2014-09-13
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  • [Presentation] 核酸材料を使わないゲノム編集に向けたZFNタンパク質の細胞へのデリバリー2014

    • Author(s)
      加藤義雄、松本大亮、戸井基道、中村 史
    • Organizer
      第6回日本RNAi研究会・第1回細胞外小胞学会
    • Place of Presentation
      グランドプリンスホテル広島、広島市
    • Year and Date
      2014-08-28 – 2014-08-30
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  • [Book] Adv Biochem Eng Biotechnol (Biosensors Based on Aptamers and Enzymes)2014

    • Author(s)
      Abe K, Yoshida W, Ikebukuro K.
    • Total Pages
      331
    • Publisher
      Springer
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  • [Book] 高分子10月号2014

    • Author(s)
      池袋一典、セーボレー那沙、阿部公一
    • Total Pages
      78
    • Publisher
      公益社団法人高分子学会
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  • [Remarks] セルサージェリー技術の開発

    • URL

      https://unit.aist.go.jp/bmd/biomed-cme/

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    • URL

      https://unit.aist.go.jp/biomed-ri/biomed-cme/

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  • [Patent(Industrial Property Rights)] FokIヌクレアーゼドメイン結合性核酸アプタマー2016

    • Inventor(s)
      池袋一典、西尾真初、中村 史、加藤義雄
    • Industrial Property Rights Holder
      池袋一典、西尾真初、中村 史、加藤義雄
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2016-158837
    • Filing Date
      2016-08-12
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] アミノ酸修飾核酸とその利用2015

    • Inventor(s)
      加藤義雄、小島直
    • Industrial Property Rights Holder
      加藤義雄、小島直
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2015-116992
    • Filing Date
      2015-06-09
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] ナノニードルアレイを用いた細胞への物質導入法2015

    • Inventor(s)
      中村 史、松本大亮、加藤義雄、岩田 太
    • Industrial Property Rights Holder
      中村 史、松本大亮、加藤義雄、岩田 太
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2015-047439
    • Filing Date
      2015-03-10
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Published: 2014-04-04   Modified: 2018-03-22  

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