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DNA結合脂質を用いた細胞間コミュニケーションモデルの構築

研究課題

研究課題/領域番号 14J09147
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 ナノマイクロシステム
研究機関東京大学

研究代表者

風山 祐輝  東京大学, 総合文化研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードジャイアントベシクル / リポソーム / 人工細胞モデル / マイクロ流体デバイス / マイクロフルイディクス / DNA / DNAコンピューティング
研究実績の概要

本研究の目的は,DNA反応を利用して膜間で情報伝達を行う人工細胞系,つまり細胞間コミュニケーション機構のモデルの構築である.2年度目は,1年度目に設計・試作した粒径選別・空間配置複合型マイクロ流体デバイスを用いて2個のGVの接合とその接合状態の制御を達成するにあたり重要な知見を得る目的で,脂質膜上におけるDNAの連続的な二重鎖形成反応を詳細に追跡し,その動作効率を評価した.
GVに配合するDNA結合脂質として,DNAの末端にコレステロールが標識された市販の脂質を用いることとした.既報を参考に,連続的な二重鎖形成反応により発光状態から消光状態を経て再び発光状態に遷移する蛍光団担持型DNA-コレステロール複合分子を設計した.発光状態にあるDNA担持リポソームをマイクロ流体デバイス内部で並列配置し,外水相からDNA水溶液を逐次添加した際のリポソーム膜上の蛍光強度の時間変化を同時並列計測した.初めに,12-27塩基の短鎖DNAの組を用いて実験を行ったところ,初期蛍光強度に対する相対蛍光強度は消光時,蛍光回復時においてそれぞれ35 ± 4%, 78 ± 5% (n = 30) となった.これは,未反応のDNAを洗い流せる流路の特性により,DNAが効率よくリポソーム膜上で反応できることを示唆している.次に,27-42塩基の長鎖DNAの組を用いて同様の実験を行ったところ,相対蛍光強度は消光時,蛍光回復時においてそれぞれ10 ± 3%, 20 ± 4% (n = 20) となり,脂質膜からの長鎖DNA-コレステロール複合分子の脱離が示唆された.
本研究成果により,GV膜上でのDNA反応が設計通り進行することが実証されたとともに,DNAの鎖長と脂質膜上での動作効率の関係について重要な知見が得られた.

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Integrated Microfluidic System for Size-Based Selection and Trapping of Giant Vesicles2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Kazayama, T. Teshima, T. Osaki, S. Takeuchi, T. Toyota
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 88 号: 2 ページ: 1111-1116

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.5b03772

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Reversible morphological control of tubulin-encapsulating giant liposomes by hydrostatic pressure2016

    • 著者名/発表者名
      Hayashi M., Nishiyama M., Kazayama Y., Toyota T., Harada Y. & Takiguchi K.
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 32 号: 15 ページ: 3794-3802

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.6b00799

    • NAID

      120006457110

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Giant Vesicle Formation of Novel Polymerizable Amphiphile Associated with Its Polymerization and Hydrolysis in Water2014

    • 著者名/発表者名
      T. Banno, Y. Kazayama, T. Toyota
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 43 号: 11 ページ: 1707-1709

    • DOI

      10.1246/cl.140635

    • NAID

      130004677592

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Simultaneous Measurement of Sequential Hybridization of Liposome-Anchored DNA by a Microfluidic Device for Liposome Size Selection and Trapping2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Kazayama, T. Osaki, S. Takeuchi, T. Toyota
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      京田辺市, 京都府, 同志社大学京田辺キャンパス
    • 年月日
      2016-03-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] マイクロ流体デバイスを用いた均一粒径リポソームの形態変化解析2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Kazayama, T. Teshima, T. Osaki, S. Takeuchi, T. Toyota
    • 学会等名
      第59回分子生物情報研究会 (SIG-MBI)
    • 発表場所
      横浜市, 神奈川県, 慶応義塾大学日吉キャンパス
    • 年月日
      2015-11-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Microfluidic Separation and Trapping of Cell-Sized Liposomes2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Kazayama, T. Teshima, T. Osaki, S. Takeuchi, T. Toyota
    • 学会等名
      7th International Symposium on Microchemistry and Microsystems
    • 発表場所
      京都市, 京都府, 京都大学桂キャンパス
    • 年月日
      2015-06-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reversible morphological control of tubulin-encapsulated giant-liposomes induced by change of hydrostatic pressure and temperature2014

    • 著者名/発表者名
      M. Hayashi, M. Nishiyama, Y. Kazayama, T. Toyota, K. Takiguchi
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会
    • 発表場所
      札幌, 北海道, 札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 東大駒場_豊田研究室_生命有機化学へようこそ

    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/toyota_lab/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 東京大学駒場_豊田研_生命有機化学へようこそ

    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/toyota_lab/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [産業財産権] 曲げ弾性係数が小さい粒子の分離捕捉装置2015

    • 発明者名
      豊田 太郎,風山 祐輝,竹内 昌治,大崎 寿久,手島 哲彦
    • 権利者名
      豊田 太郎,風山 祐輝,竹内 昌治,大崎 寿久,手島 哲彦
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2015-114720
    • 出願年月日
      2015-06-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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