細胞内核酸イメージングによる細胞機能発現の解明と調節

• 研究領域: ナノメディシン分子科学
• 研究課題/領域番号: 23107007
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 東京工業大学 (2013-2015); 九州大学 (2011-2012)
• 研究代表者: 丸山 厚 東京工業大学, 生命理工学研究科, 教授 (40190566)
• 研究分担者: 嶋田 直彦 東京工業大学, 大学院生命理工学研究科, 助教 (10423972) ; 狩野 有宏 九州大学, 先導物質化学研究所, 准教授 (30403950)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 99,190千円 (直接経費: 76,300千円、間接経費: 22,890千円); 2015年度: 13,650千円 (直接経費: 10,500千円、間接経費: 3,150千円); 2014年度: 14,300千円 (直接経費: 11,000千円、間接経費: 3,300千円); 2013年度: 18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円); 2012年度: 16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円); 2011年度: 36,140千円 (直接経費: 27,800千円、間接経費: 8,340千円)
• キーワード: カチオン性高分子 / ＤＮＡ / 核酸酵素 / ペプチド / 脂質膜 / グラフト共重合体 / 高分子電解質複合体 / 核酸検出 / グラフト共重合体」 / DNA / 酵素 / ターンオーバー / カチオン性共重合体 / リポソーム / 生体膜 / ベシクル-シート転移 / 薬物送達 / デオキシリボザイム / 遺伝子解析 / カチオン性くし型共重合体 / ハイブリダイゼーション / 核酸シャペロン / 細胞内デリバリー / DDS / DNA鎖交換 / くし型共重合体 / 両親媒性ペプチド

研究成果の概要

本課題では、生体に優しくかつ高い時空間分解能で細胞内イメージングする核酸ナノセンシング法と核酸を標的とする細胞機能調節法の基盤を構築することを目的とした。
両親媒性酸性ペプチド（E5）とカチオン性ペプチドシャペロン材料（PAA-g-Dex）を組み合わせることで、細胞膜の透過性を向上し、細胞外から細胞質への直接的な分子導入を可能となることが示唆された。
人工核酸シャペロン(PLL-g-Dex)の添加によって、 DNA酵素型核酸センサーのシグナル増幅活性を高め、ターゲット核酸検出感度を1000倍向上させることができた。また、検出条件が緩和できることも見いだされた。

研究成果

• [雑誌論文] Preparation of upper critical solution temperature (UCST) responsive diblock copolymers bearing pendant ureido groups and their micelle formation behavior in water (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Fujihara, N. Shimada, A. Maruyama, K. Ishihara, S. Yusa
  • 雑誌名: Soft Matter 巻: - 号: 26 ページ: 5204-5213
  • DOI: 10.1039/c5sm00499c
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Inter-polyelectrolyte nano-assembly induces folding and activation of functional peptides (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Shimada, H. Kinoshita, S, Tokunaga, T. Umegae, N. Kume, W. Sakamoto, A. Maruyama
  • 雑誌名: J. Controlled Rel. 巻: 218 ページ: 45-52
  • DOI: 10.1016/j.jconrel.2015.10.001
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] DNA Microenvironment Monitored by Controlling Redox Blinking (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Kawai, K. Higashiguchi, A. Maruyama, and T. Majima
  • 雑誌名: ChemPhysChem 巻: 16 号: 17 ページ: 3590-3594
  • DOI: 10.1002/cphc.201500793
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] MNAzyme-catalysed nucleic acid detection enhanced by a cationic copolymer (2015)
  • 著者名/発表者名: J. Gao, N. Shimada, A. Maruyama
  • 雑誌名: Biomater. Sci. 巻: 3 号: 5 ページ: 716-720
  • DOI: 10.1039/c4bm00449c
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Enhancement of deoxyribozyme activity by cationic copolymers (2015)
  • 著者名/発表者名: J. Gao, N. Shimada, A. Maruyama
  • 雑誌名: Biomater. Sci 巻: 3 号: 2 ページ: 308-316
  • DOI: 10.1039/c4bm00256c
  • NAID: 120006582450
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Smart hydrogels exhibiting UCST-type volume changes under physiologically relevant conditions (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Shimada, S. Kidoaki, A. Maruyama
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 4 号: 94 ページ: 1480-1485
  • DOI: 10.1039/c4ra10612a
  • NAID: 120006582365
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Drastic stabilization of parallel DNA hybridizations by a polylysine omb-type copolymer with hydrophilic graft chain (2014)
  • 著者名/発表者名: D. Miyoshi, Y. M. Ueda, N. Shimada, S. I. Nakano, N. Sugimoto, A. Maruyama
  • 雑誌名: ChemMedChem 巻: 9 号: 9 ページ: 2156-2163
  • DOI: 10.1002/cmdc.201402157
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Lock-and-key mechanism for the controllable fabrication of DNA origami structures (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Arivazhagan, M.Endo, K. Hidaka, N. Shimada, A. Maruyama, H. Sugiyama
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 59 号: 63 ページ: 8743-8746
  • DOI: 10.1039/c4cc02244k
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Intracellular delivery of potential therapeutic genes: prospects in cancer gene therapy (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Bakhtiar, M. Sayyad, R. Rosli, A. Maruyama, E. H. Chowdhury
  • 雑誌名: Curr Gene Ther 巻: 14 号: 4 ページ: 247-257
  • DOI: 10.2174/1566523214666140612152730
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cationic comb-type copolymer excludes intercalating dye from DNA without inducing DNA condensation (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Maruyama, N. Sonda, K. Yamasaki, S. Kidoaki, N. Shimada, M. Maeshiro, M. Miyazaki
  • 雑誌名: Curr. Nanosci. 巻: 10 号: 2 ページ: 185-188
  • DOI: 10.2174/1573413709666131129000024
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polycation-assisted DNA detection by reduction triggered fluorescence probe towards point-of-care testing (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Saneyoshi, N. Yoshida, N. Shimada, A. Maruyama, Y. Ito, H. Abe
  • 雑誌名: Bioorg. Med. Chem. 巻: 23 号: 24 ページ: 6851-6853
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2013.10.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detection of single-nucleotide variations by monitoring the blinking of fluorescence induced by charge transfer in DNA (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Kawai, T. Majima, A. Maruyama
  • 雑誌名: ChemBioChem 巻: 14 号: 12 ページ: 1430-1433
  • DOI: 10.1002/cbic.201300380
  • 査読あり
• [雑誌論文] Promoting strand exchange in a DNA templated transfer reaction (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Michaelis, A. Maruyama, O. Seitz
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 49 号: 6 ページ: 618-620
  • DOI: 10.1039/c2cc36162k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polyelectrolyte-Assisted Transconformation of Stem-loop DNA (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Du, L. Wu, N. Shimada, A. Kano, A. Maruyama
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 49 号: 5 ページ: 475-477
  • DOI: 10.1039/c2cc37139a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reversibly Cross-linked Polymeric Micelles Formed by Autonomously Exchangeable Dynamic Covalent Bonds (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Nishihara, K. Imato, A. Irie, T. Kanehara, A. Kano, A. Maruyama, A. Takahara, H. Otsuka
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 42 ページ: 377-379
  • NAID: 10031162179
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dual crosslinked hydrogel nanoparticles by nanogel bottom-up method for sustained-release delivery (2011)
  • 著者名/発表者名: Asako Shimoda, et al
  • 雑誌名: Colloids Surf B Biointerfaces 巻: (in press) ページ: 38-44
  • DOI: 10.1016/j.colsurfb.2011.09.025
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ureido-derivatized polymers based on both poly(allylurea) and poly(L-citrulline) exhibit UCST-type phase transition behavior under physiologically relevant conditions (2011)
  • 著者名/発表者名: Shimada, N.; Ino, H.; Maie, K.; Nakayama, M.; Kano, A.; Maruyama, A.
  • 雑誌名: Biomacromolecules 巻: 12,(10) 号: 10 ページ: 3418-22
  • DOI: 10.1021/bm2010752
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Role of Cationic Comb-type Copolymers in Chaperoning DNA Annealing (2011)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Maruyama, et al
  • 雑誌名: Biomaterials 巻: 32 ページ: 7671-7676
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of Cationic Comb-Type Copolymer Having Tetra-Alkylammonium Groups and its Interaction with DNA (2011)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Maruyama, et al
  • 雑誌名: Current Nanoscience 巻: 7-6 号: 6 ページ: 979-983
  • DOI: 10.2174/157341311798220600
  • 査読あり
• [学会発表] Manipulation of lipid bilayer membranes by peptide/cationic copolymer complex (2016)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Maruyama
  • 学会等名: 11th International Conference, Medical Applications of Novel Biomaterials and Nanotechnology
  • 発表場所: ペルージア
  • 年月日: 2016-06-05
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Design of polymer materials to activate functional DNA and peptides (2016)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Maruyama
  • 学会等名: 11th International Sumposium on Polymers Therapeutics from Laboratory to Clinical Practice
  • 発表場所: バレンシア
  • 年月日: 2016-05-23
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Enhancement of DNA enzyme activity by nano-assembling with cationic copolymers (2015)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Maruyama
  • 学会等名: Organic, Inorganic and Hybrid Nanoparticles: Synthesis, Characterization, and Applications (#23), Pacifichem 2015
  • 発表場所: ホノルル
  • 年月日: 2015-12-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Interpolyelectrolyte nanoassemly to engineer DNA, peptides, and lipids (2015)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Maruyama
  • 学会等名: Self-assembled Biofunctional Nanomaterials (#433), Pacifichem 2015
  • 発表場所: ホノルル
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] バイオ分子の個性を輝かせるソフト高分子複合体 (2015)
  • 著者名/発表者名: 丸山厚
  • 学会等名: 平成27年度日本化学会コロイドおよび界面化学部会先端技術講座
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-12-02
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 新しい感温性バイオマテリアルとしての側鎖尿素高分子 (2015)
  • 著者名/発表者名: 丸山厚
  • 学会等名: 附置研究所間アライアンスによるナノとマクロをつなぐ物質・デバイス・システム創製戦略プロジェクト
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2015-11-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] MNAzyme-catalyzed Nucleic Acid Detection Enhanced by a Cationic Copolymer (2015)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Maruyama
  • 学会等名: The 3rd China-Japan Symposium on Nanomedicine
  • 発表場所: 北京
  • 年月日: 2015-06-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Cationic Comb-type Copolymers to Engineer DNA, Peptides and Lipids (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Maruyama
  • 学会等名: JSPS A3 Foresight International Symposium 2014 on Nano-Biomaterials and Regenerative Medicine
  • 発表場所: Tokyo Women’s Medical Univ.
  • 年月日: 2014-10-08
  • 招待講演
• [学会発表] Polymer materials to control assembly and functions of biopolymers: DNA, peptide and lipi (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Maruyama
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on Polymer Ecomaterials PEM 2014
  • 発表場所: Kunming, China
  • 年月日: 2014-08-22 – 2014-08-26
  • 招待講演
• [学会発表] Soluble inter-polyelectrolyte complexes to engineer assemblies and functions of biopolymers (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Maruyama
  • 学会等名: FRONTIERS OF POLYMER COLLOIDS: FROM SYNTHESIS TO MACRO-SCALE AND NANO-SCALE APPLICATIONS
  • 発表場所: Plague, Czech Republic
  • 年月日: 2014-07-20 – 2014-07-24
• [学会発表] Enhancement of DNAzyme Activity with Cationic Comb-type Copolymer for Nucleic Acid Detection (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Maruyama
  • 学会等名: The 5th INTERNATIONAL CONFERENCE on the DEVELOPMENT of BIOMEDICAL ENGINEERING in VIETNAM
  • 発表場所: Ho Chi Minh City
  • 年月日: 2014-06-16 – 2014-06-18
  • 招待講演
• [学会発表] Ureido-polymers exhibiting UCST phase behavior under physiological conditions (2012)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Maruyama
  • 学会等名: The 6th International Workshop on Advanced Materials Science And Nanotechnology
  • 発表場所: ベトナム
  • 年月日: 2012-11-01
  • 招待講演
• [学会発表] Polymeric materials to manipulate biopolymer assemblies and functions (2012)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Maruyama
  • 学会等名: 2012 International Symposium of Materials on Regenerative Medicine
  • 発表場所: 台湾
  • 年月日: 2012-08-29
  • 招待講演
• [学会発表] Polymer materials to manipulate DNA functions (2012)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Maruyama
  • 学会等名: 1st International Symposium on Polymer Ecomaterials (PEM 2012)
  • 発表場所: 中国
  • 年月日: 2012-08-19
  • 招待講演
• [学会発表] Ureido-polymers Exhibiting UCST-type Phase Transition Behavior under Physiologically Relevant Conditions (2012)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Maruyama
  • 学会等名: 4th International Conference "Smart Materials, Structures and Systems”
  • 発表場所: イタリア
  • 年月日: 2012-06-10
  • 招待講演
• [学会発表] Annealing activity of cationic comb-type copolymers for DNA assembly (2012)
  • 著者名/発表者名: 丸山厚
  • 学会等名: Spring 2012 National Meeting & Exposition
  • 発表場所: The San Diego Convention Center (America)
  • 年月日: 2012-03-29
• [学会発表] 細胞内デリバリーを目指した膜破壊性ペプチドの構造・機能制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 丸山厚
  • 学会等名: 新学術領域研究・ナノメディシン分子科学第2回全体会議
  • 発表場所: 京都市国際交流会館(京都)
  • 年月日: 2012-03-07
• [学会発表] 細胞内核酸イメージングによる細胞機能発現の解明と調節」に関する「ポリ(L-リシン)-グラフト-ポリエチレングリコール共重合体によるポルフィマーナトリウムの腫瘍デリバリー (2012)
  • 著者名/発表者名: 丸山厚
  • 学会等名: 新学術領域研究・ナノメディシン分子科学第2回全体会議
  • 発表場所: 京都市国際交流会館(京都)
  • 年月日: 2012-03-07
• [学会発表] Polymer materials to manipulate biopolymer folding and functions (2012)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Maruyama
  • 学会等名: Emerging Biomaterials 2012
  • 発表場所: 韓国
  • 招待講演
• [学会発表] 「細胞内核酸イメージングによる細胞機能発現の解明と調節」に関する「POLYMER MATERIALS TO MANIPULATE BIOPOLYMER FOLDING AND FUNCTIONS (2011)
  • 著者名/発表者名: 丸山厚
  • 学会等名: FRANCE-JAPAN WORKSHOP
  • 発表場所: Institut Europeen de Chimie et Biologie (Fracne)
  • 年月日: 2011-10-11
• [学会発表] 細胞内核酸イメージングによる細胞機能発現の解明と調節 (2011)
  • 著者名/発表者名: 丸山厚
  • 学会等名: ナノメディシン分子科学第一回全体会議・公開シンポ
  • 発表場所: 東京大学(東京)
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] ペプチドシャペロニング材料による脂質膜構造制御
  • 著者名/発表者名: 丸山厚
  • 学会等名: 繊維学会西部支部セミナー
  • 発表場所: 北九州市立大学
  • 招待講演
• [学会発表] カチオン性高分子によるDNAzymeの活性化
  • 著者名/発表者名: 丸山厚
  • 学会等名: 平成２５年度物質・デバイス領域共同研究拠点特定研究「次世代メディカル・バイオ機能材料への展開を指向した生体分子素子技術の開発」 [B-2] 拡大シンポジウム
  • 発表場所: 東北大学
  • 招待講演
• [学会発表] Cationic Comb-Type Copolymer Enhances DNAzyme Activity
  • 著者名/発表者名: Atsushi Maruyama
  • 学会等名: International Symposium on Smart Biomaterials
  • 発表場所: NIMS, Tsukuba
  • 招待講演