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進化可能な化学モデル創出を志向した定常的自己複製ベシクル

研究課題

研究課題/領域番号 18J22004
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 生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
研究機関東京大学

研究代表者

杉山 博紀  東京大学, 総合文化研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2020年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2019年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2018年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワードジャイアントベシクル / マイクロ流体デバイス / 分子輸送 / 分子濃縮 / Lab automation / 自己再生産 / 機械支援型実験
研究実績の概要

ジャイアントベシクル(GV)の自己再生産動態を定常化するうえで,内水相への連続的な基質送達が課題であった.前年度までに開発してきた,マイクロ流体デバイスを基軸とする自動計測システムを用いて発見された,脂質二分子膜を介した濃度勾配に逆らって分子が濃縮される新奇の輸送動態はこの課題の根本的解決につながりうる.この輸送動態がいかなる機構で生じるのかを明らかにすることで,本現象の適用範囲や応用可能性を見定めることができる.本年度はまず,分子濃縮の機構解明を目的として研究を進めた.GVを定常的な流れ環境下にさらすことで生じる膜揺動が本質的な役割を果たすことが分かった.この成果は2020年7月,同年9月,同年11月にそれぞれ開催されたMolecular origin of life,第58回日本生物物理学会年会,細胞を創る研究会13.0にて発表した.これまでGVの流れ環境下での様態を報告した例はあるものの,具体的なGVの機能との連関を議論した報告は限定的であり,これらの成果報告は大きな注目を集め,特に日本生物物理学会年会では,学生発表賞を受賞した.さらに現在,国際誌に原著論文として投稿中である.また,本成果に関連する研究内容について,報告者を連名発表者として,国際学会で招待講演を受けた.
また,開発した自動計測システムの適用範囲を広げる試みとして,前年度から継続してデバイスの表面修飾法の検討を進めていた.結果として,内包効率に優れる油中水滴エマルション遠心沈降法で作成されたリポソームをデバイス内部で計測可能となった.本成果は,2020年7月にACS Omegaにて採択・公開された.
これらの一連の研究成果は国内の関連分野の研究者の注目を集め,複数の共同研究へと発展している.

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 6件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Perfusion Chamber for Observing a Liposome-Based Cell Model Prepared by a Water-in-Oil Emulsion Transfer Method2020

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama Hironori、Osaki Toshihisa、Takeuchi Shoji、Toyota Taro
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 5 号: 31 ページ: 19429-19436

    • DOI

      10.1021/acsomega.0c01371

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chemically Artificial Rovers Based on Self-Propelled Droplets in Micrometer-scale Environment2020

    • 著者名/発表者名
      Toyota Taro、Sugiyama Hironori、Hiroi Soichiro、Ito Hiroaki、Kitahata Hiroyuki
    • 雑誌名

      Current Opinion in Colloid & Interface Science

      巻: accepted ページ: 60-68

    • DOI

      10.1016/j.cocis.2020.04.003

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydrodynamic condensation of small molecules and ions into cell-sized liposomes2020

    • 著者名/発表者名
      H. Sugiyama, T. Osaki, S. Takeuchi, T. Toyota
    • 雑誌名

      Communications Chemistry

      巻: 3 号: 1 ページ: 32-32

    • DOI

      10.1038/s42004-020-0277-2

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Budding and Division of Giant Vesicles Linked to Phospholipid Production2019

    • 著者名/発表者名
      Castro Juan M.、Sugiyama Hironori、Toyota Taro
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-018-36183-9

    • 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] 細胞の化学モデルを創る8 つの実験: ジャイアントベシクルを使い倒す2019

    • 著者名/発表者名
      Toyota Taro、Sugiyama Hironori
    • 雑誌名

      膜

      巻: 44 号: 2 ページ: 63-68

    • DOI

      10.5360/membrane.44.63

    • NAID

      130007623270

    • ISSN
      0385-1036, 1884-6440
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Toward Experimental Evolution with Giant Vesicles2018

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama Hironori、Toyota Taro
    • 雑誌名

      Life

      巻: 8 号: 4 ページ: 53-53

    • DOI

      10.3390/life8040053

    • 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
  • [学会発表] Abiotic accumulation of small molecules and ions into cellular compartment against a concentration gradient2020

    • 著者名/発表者名
      Hironori Sugiyama, Toshihisa Osaki, Shoji Takeuchi, Taro Toyota
    • 学会等名
      2020 Molecular Origin of Life
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Automated direct observation unveiled hydrodynamic accumulation of molecules into cell-sized liposomes against a concentration gradient2020

    • 著者名/発表者名
      Hironori Sugiyama, Toshihisa Osaki, Shoji Takeuchi, Taro Toyota
    • 学会等名
      The 58th Annual meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 定常流れ場中での細胞サイズのリポソームへの分子濃縮に関する分子論的考察2020

    • 著者名/発表者名
      杉山博紀,大崎寿久,竹内昌治,豊田太郎
    • 学会等名
      「細胞を創る」研究会 13.0
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Perfusion chamber for observing giant vesicles2020

    • 著者名/発表者名
      Hironori Sugiyama, Toshihisa Osaki, Shoji Takeuchi, Taro Toyota
    • 学会等名
      International Workshop "From Soft Matter to Protocell 2020"
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Abiotic accumulation of small molecules and ions into cellular compartment against a concentration gradient2020

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama Hironori、Osaki Toshihisa、Takeuchi Shoji、Toyota Taro
    • 学会等名
      Molecular origin of life
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microfluidic trapping and observation of size-sorted liposomes prepared by water-in-oil emulsion transfer method2019

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama Hironori、Osaki Toshihisa、Takeuchi Shoji、Toyota Taro
    • 学会等名
      ACS fall 2019 National Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] フィードバック制御環境下での 細胞サ イズのリポソームの自動観測2019

    • 著者名/発表者名
      杉山博紀,大崎寿久,竹内昌治,豊田太郎
    • 学会等名
      日本分析化学会第68年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] AUTOMATED OBSERVATION OF CELL-SIZED LIPOSOME WITH FEEDBACK CONTROL OF THE OUTER ENVIRONMENT2019

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama Hironori、Osaki Toshihisa、Takeuchi Shoji、Toyota Taro
    • 学会等名
      The 23rd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (microTAS 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Liposome MANSIONs: machine assisted perfusion chamber for "incubating" liposomes2019

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama Hironori
    • 学会等名
      Symposium on primitive compartmentalization
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] リポソームMANSIONs:細胞サイズのリポソームの自動動態計測2019

    • 著者名/発表者名
      杉山博紀
    • 学会等名
      生命の起源および進化学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 鈴木-宮浦カップリングによる自己再生産を志向した ジャイアントベシクルのマイクロ流体デバイスでの捕捉2018

    • 著者名/発表者名
      杉山博紀,大崎寿久,竹内昌治,豊田太郎
    • 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
  • [備考] Researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/sugiyama-hironori

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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