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電気制御可能なインテリジェントバイオリアクターの開発

研究課題

研究課題/領域番号 03555169
研究種目

試験研究(B)

配分区分補助金
研究分野 工業物理化学・複合材料
研究機関東京工業大学

研究代表者

相澤 益男  東京工業大学, 生命理工学部, 教授 (00016742)

研究分担者 森岡 聡  三菱化成(株), 総研プロセス開発室, 部長研究員
小畠 英理  東京工業大学, 生命理工学部, 助手 (00225484)
碇山 義人  東京工業大学, 生命理工学部, 助教授 (10202847)
森岡 聰  三菱化成(株)総合研究所, 部長研究員
研究期間 (年度) 1991 – 1993
研究課題ステータス 完了 (1993年度)
配分額 *注記
13,400千円 (直接経費: 13,400千円)
1993年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
1992年度: 3,900千円 (直接経費: 3,900千円)
1991年度: 7,600千円 (直接経費: 7,600千円)
キーワード電気制御培養 / インテリジェントバイオリアクター / モノクローナル抗体 / CEA / タンパク質生産 / MKN45 / ハイブリドーマ / カーボン繊維 / スポンジ状カーボン / 生体触媒 / 酵素活性の電気制御 / 電気制御発酵 / 導電性高分子 / アルコ-ル脱水素酵素 / 酵母
研究概要

本研究は、研究代表者らの創案による生体触媒活性の電気制御法を利用した「電気制御可能なインテリジェントバイオリアクター」を開発することを目的として行われた。
モノクローナル抗体を産生するハイブリドーマ細胞は浮遊培養に適しているため、ハイブリドーマ細胞の連続フロー型バイオリアクターを構築することは非常に困難である。本研究ではハイブリドーマ細胞を、導電性のカーボンメッシュ担体に細胞活性を保持した状態で固定化することに成功し、固定化細胞に直接電気印加を行うことを可能とした。さらに固定化ハイブリドーマ細胞を組み込んだフロー型リアクターを設計・試作し、浮遊細胞についても連続フロー方式の培養が可能であり、しかも細胞増殖および抗体産生を電気制御できることを明らかにした。また、このリアクターを用いてハイブリドーマ細胞にパルス電位を印加して電気制御培養を行うと、抗体産生能を向上できることが明らかとなり、その最適条件を見い出すことができた。
上記リアクターを(a)バッチ、(b)フロー、(c)バッチフロー、(d)培地供給型フローの以上4方式で電気制御培養を行い、それぞれのリアクターにおける細胞の増殖と抗体産生能を評価した。その結果すべての系で電気効果による抗体産生能を向上できるが、培地供給型フロー方式における抗体産生能の向上がもっとも顕著であった。
次いで、付着性細胞についてもフロー型バイオリアクターを適用し、電気制御培養によるタンパク質産生を行った。付着性細胞としてヒトガン由来の株化細胞MKN45を選択し、ガン胎児性抗原(CEA)の産生挙動を検討し電気効果によるCEA産生量の向上が起こることを見出した。また、タンパク質合成の阻害実験の結果から、この系に於ける電気効果がタンパク質分泌輸送の促進に寄与していることを示唆するに至った。
以上の結果から明らかなように、細胞機能を電気制御できるインテリジェントバイオリアクターを構築し、その基本特性を解明することができた。

報告書

(4件)
  • 1993 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1992 実績報告書
  • 1991 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (21件)

  • [文献書誌] Eiry Kobatake et al.: "Translation of Immobilized Genetic Information by Yeast Cell-Free Protein Synthesizing System" Biotechnology and Bioengineering. 37. 723-728 (1991)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Junichiro Kojima et al.: "Electrically Promoted Protein Production by Mammalian Cells Cultured on the Electrode Surface" Biotechnology and Bioengineering. 39. 27-32 (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tetsuya Miwa et al.: "Activity self-controllable enzyme-calmodulin hybrid by Ca^<2+> information-an approach towards the regulation of a molecular device which breaks chemical structure" Journal of Biotechnology. 20. 141-15 (1991)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Lili Wang et al.: "Enzymatic Preparation of Electroconducting Polymer-Coated Electrode and Its Application as Electrofunctional Devices" Denki Kagaku. 60. 1050-1055 (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G.F.Khan et al.: "Molecular Interface for an Activity Controlled Enzyme Electrode and Its Application for the Determination of Fructose" Analytical Chemistry. 64. 1254-1258 (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tetsuya Haruyama et al.: "Stimulation of Acid Phosphatase Induction in Saccharomyces Cererisiae by Electrochemical Modulation of Effector Concentration" Biotechnology and Bioengineering. 42. 836-842 (1993)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masuo Aizawa et al.: "Biochemical Engineering for 2001" Springer-Verlag(Tokyo), (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Kojima et al.: "Animal Cell Technology:Basic & Applied Aspects" Kluwer Academic Publishers, (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] E.Kobatake, Y.Ikariyama, and M.Aizawa: "Translation of Immobilized Genetic Information by Yeast Cell-Free Protein Synthesizing System." Biotech.Bioeng.37. 723-728 (1991)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Kojima, H.Shinohara, Y.Ikariyama and M.Aizawa: "Electrically Promoted Protein Production by Hammalian Cells Cultured on the Electrode Surface." Biotech.Bioeng.39. 27-32 (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Miwa, N.Damrongchai, H.Shinohara, Y.Ikariyama and M.Aizawa: "Activity Sefl-controllable Enzyme-calmodulin Hybrid by Ca^<2+> Information ----An Approach Towards the Regulation of a Molecular Device which Breaks Chemical Structure." J.Biotech.20. 141-150 (1991)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] L.Wang, E.Kobatake, Y.Ikariyama and M.Aizawa: "Enzymatic Preparation of Electroconducting Polymer-Coated Electrode." DENKI KAGAKU. 60. 1050-1055 (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G.F.Khan, E.Kobatake, H.Shinohara, Y.Ikariyama and M.Aizawa: "Molecular Interface for an Activity Controlled Enzyme Electrode and Its Application for the Determination of Fructose." Anal.Chem.64. 1254-1258 (1992)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Haruyama, E.Kobatake, Y.Ikariyama and M.Aizawa: "Stimulation of Acid Phosphatase Induction in Saccharoayces cerevisiae by Electrochemical Modulation of Effector Concentration." Biotech.Bioeng.42. 836-842 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masuo Aizawa et al.: Biochemical Engineering for 2001. Springer-verlag (Tokyo), (1992)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Kojima et al.: Animal Cell Technology : Basic & Applied Aspects. Kluver Academic Publishers, (1992)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Aizawa et al.: "Stimulation of Acid Phosphatase Induction in Saccharomyces corevisiac by Electrocliemical Modulation of Effector Concentration" Biotechnology and Bioengineering. 42. 836-842 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] M.Aizawa et al.: "Modulation of the function of an enzyme immobilized in a conductive Polymer by electrochemical changing of the substrate concentration" J.Electroanalytical chemistry. 347. 293-301 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] J.Kojima: "Electrically Promoted Protein Production by Mammalian Cells Clutured on the Electrode Surface" Biotechnology and Bioengineering. 39. 27-32 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] J.Kojima: "Design and Characterization of Electrically Controlled Bioreactor" Aminal Cell Technology. 4. 251-256 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] J.Kojima: "Electrically Promoted Protein Production by Mammalian Cells Cultured on the Electrode Surface" Biotechnology and Bioengineering. 39. 27-32 (1992)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書

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公開日: 1991-04-01   更新日: 2016-04-21  

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