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膜内化学反応と膜ダイナミクスが協同した人工細胞システムの創製と機能創出

研究課題

研究課題/領域番号 16K21034
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 生物機能・バイオプロセス
生命・健康・医療情報学
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

森田 雅宗  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (90708504)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2016年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード人工細胞 / リポソーム / エマルション / DNAナノテクノロジー / 微生物 / 油中水滴 / 人工細胞膜 / DNAナノテク / ドロップレット / 人工細胞システム / DNAゲル / マイクロリアクタ / マイクロナノデバイス / 生物物理
研究成果の概要

本提案では,生体分子反応系と機能がリンクした人工細胞(人工分子)システムの構築と制御を目指した。この試みを通して,DNAをベースとしたマイクロスケールの人工構造物及び,内部で増殖可能な生細胞を内封した人工細胞の構築に成功した。本研究で構築された人工分子システムおよび人工細胞,また,これらを構築するための手法は,様々な分子や細胞を組み合わせることで,ユニークな細胞スケールの人工物を作製できることを広く示しており,この技術が汎用的に利用されると期待する。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で構築されたDNAマイクロ構造体は,これまでマイクロスケールでは作製が困難であった幾何学的に複雑な構造を分子の自己組織化反応のみで構成できた点が意義深く,また作製方法も非常にシンプルで今後様々な分子を用いて構造物を作成する基礎技術として重要である。また生細胞を増殖させる人工細胞は,今後,自然界に存在する生物資源の確保,この技術を利用することによる薬剤スクリーニングなどの産業応用が期待される。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 4件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Bacterial Cell Culture at the Single-Cell Level Inside Giant Vesicles2019

    • 著者名/発表者名
      Masamune Morita, Yuri Ota, Kaoru Katoh, Naohiro Noda
    • 雑誌名

      Journal of Visualized Experiments

      巻: 146:e59555 号: 146 ページ: 1-7

    • DOI

      10.3791/59555

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct Observation of Bacterial Growth in Giant Unilamellar Vesicles: A Novel Tool for Bacterial Cultures2018

    • 著者名/発表者名
      Masamune Morita, Kaoru Katoh, Naohiro Noda
    • 雑誌名

      ChemistryOpen

      巻: 7 号: 11 ページ: 845-849

    • DOI

      10.1002/open.201800126

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] DNA cytoskeleton for stabilizing artificial cells2017

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa Chikako、Fujiwara Kei、Morita Masamune、Kawamata Ibuki、Kawagishi Yui、Sakai Atsushi、Murayama Yoshihiro、Nomura Shin-ichiro M.、Murata Satoshi、Takinoue Masahiro、Yanagisawa Miho
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA

      巻: 114 号: 28 ページ: 7228-7233

    • DOI

      10.1073/pnas.1702208114

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Formation of DNA micro-skeleton structures in water-in-oil microdroplets2017

    • 著者名/発表者名
      M. Morita, S. M. Nomura, S. Murata, M. Yanagisawa, M. Takinoue
    • 雑誌名

      Proc. microTAS

      巻: 3C1-4 ページ: 159-160

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-Assembled Microcapsule of Amphiphilic Janus DNA Nanoplates at the Water-Oil Interface2016

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Ishikawa, Yuki Suzuki, Chikako Kurokawa, Masayuki Ohara, Masamune Morita, Miho Yanagisawa, Ryuji Kawano, Masayuki Endo, Masahiro Takinoue
    • 雑誌名

      Proc. microTAS

      巻: - ページ: 116-117

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 細胞内小器官型人工細胞を指向したジャイアントベシクル内微生物培養法の構築2019

    • 著者名/発表者名
      森田雅宗,加藤薫,野田尚宏
    • 学会等名
      第2回分子ロボティクス年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation of membrane shape deformation of giant vesicles prepared by droplet transfer method2018

    • 著者名/発表者名
      Masamune Morita, Naohiro Noda
    • 学会等名
      日本生物物理学会第56回年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 細胞サイズリポソーム(人工細胞)内での微生物培養2018

    • 著者名/発表者名
      森田雅宗,加藤薫,野田尚宏
    • 学会等名
      「細胞を創る」研究会11.0
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Formation of DNA micro-skeleton structures in water-in-oil microdroplets2017

    • 著者名/発表者名
      M. Morita, S. M. Nomura, S. Murata, M. Yanagisawa, M. Takinoue
    • 学会等名
      microTAS2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Generation of complex self-assembled DNA microstructures inside water-in-oil microdroplets2017

    • 著者名/発表者名
      M. Morita, S. M. Nomura, S. Murata, M. Yanagisawa, M. Takinoue
    • 学会等名
      19th IUPAB congress and 11th EBSA congress
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マイクロ液滴界面を利用したRNA転写可能なDNAマイクロ構造体の構築2017

    • 著者名/発表者名
      渡邉理佐 , 森田雅宗, 柳澤実穂 , 瀧ノ上正浩
    • 学会等名
      「細胞を創る」研究会 10.0
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Construction of artificial cell nuclei with RNA transcription capability using a microdroplet interface2017

    • 著者名/発表者名
      R. Watanabe, M. Morita, M. Yanagisawa, M. Takinoue
    • 学会等名
      第55 回日本生物物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Formation of self-assembled DNA microarchitectures on a cationic lipid membrane surface2016

    • 著者名/発表者名
      Masamune Morita, Shin-ichiro M. Nomura, Satoshi Murata, Miho Yanagisawa, Masahiro Takinoue
    • 学会等名
      The 54th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Construction of DNA micro-structures with RNA transcription sequences using the interface of microdroplets2016

    • 著者名/発表者名
      Risa Watanabe, Masamune Morita, Miho Yanagisawa, Masahiro Takinoue
    • 学会等名
      The 54th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 荷電脂質膜面上での自己組織化DNA マイクロ構造体の構築2016

    • 著者名/発表者名
      森田 雅宗, 野村 M. 慎一郎, 村田 智, 柳澤 実穂, 瀧ノ上 正浩
    • 学会等名
      「細胞を創る」研究会9.0
    • 発表場所
      早稲田大学国際会議場井深大記念ホール
    • 年月日
      2016-11-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] マイクロ液滴界面を利用したRNA転写配列を 有するDNAフラクタルマイクロ構造体の構築2016

    • 著者名/発表者名
      渡邉理佐, 森田雅宗, 瀧ノ上正浩
    • 学会等名
      「細胞を創る」研究会9.0
    • 発表場所
      早稲田大学国際会議場井深大記念ホール
    • 年月日
      2016-11-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 細胞サイズ油中水滴界面における自己組織化DNAマイクロ構造の形成2016

    • 著者名/発表者名
      森田 雅宗
    • 学会等名
      非線形ソフトマター研究会2016
    • 発表場所
      横浜市民ふれあいの里 上郷・森の家
    • 年月日
      2016-10-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Construction of self-assembled DNA microstructures for synthesis of molecular robots2016

    • 著者名/発表者名
      Masamune Morita, Shin-ichiro M. Nomura, Satoshi Murata, Miho Yanagisawa, Masahiro Takinoue
    • 学会等名
      Chem-Bio Informatics Society (CBI) Annual Meeting 2016
    • 発表場所
      タワーホール船堀
    • 年月日
      2016-10-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Self-Assembled Microcapsule of Amphiphilic Janus DNA Nanoplates at the Water-Oil Interface2016

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Ishikawa, Yuki Suzuki, Chikako Kurokawa, Masayuki Ohara, Masamune Morita, Miho Yanagisawa, Ryuji Kawano, Masayuki Endo, Masahiro Takinoue
    • 学会等名
      The 20th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (microTAS2016)
    • 発表場所
      Convention Center Dublin, Ireland
    • 年月日
      2016-10-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 荷電脂質膜面上で自己組織化されたDNA マイクロ構造体の構築2016

    • 著者名/発表者名
      森田 雅宗, 野村 M. 慎一郎, 村田 智, 柳澤 実穂, 瀧ノ上 正浩
    • 学会等名
      第10回バイオ関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      石川県立音楽堂
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Self-assembly of DNA microstructures on a cationic lipid interface of water-in-oil microdroplet2016

    • 著者名/発表者名
      Masamune Morita, Shin-ichiro M. Nomura, Satoshi Murata, Miho Yanagisawa, Masahiro Takinoue
    • 学会等名
      The 22nd International Conference on DNA Computing and Molecular Programming (DNA22)
    • 発表場所
      Ludwig-Maximilians-Universitat (LMU), Germany
    • 年月日
      2016-09-04
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 荷電脂質膜界面におけるDNA ミクロ構造の形成2016

    • 著者名/発表者名
      森田 雅宗, 石川大輔,野村 M. 慎一郎, 村田 智, 柳澤 実穂, 瀧ノ上 正浩
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会(CHEMINAS33rd)
    • 発表場所
      東京大学生産技術研究所
    • 年月日
      2016-04-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [産業財産権] 固定具及びその使用2016

    • 発明者名
      五味清佳, 菅ヶ谷暢康, 大森衣里子, 瀧ノ上正浩, 森田雅宗
    • 権利者名
      五味清佳, 菅ヶ谷暢康, 大森衣里子, 瀧ノ上正浩, 森田雅宗
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-231378
    • 出願年月日
      2016-11-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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