分子コンピュータ内蔵リポソーム:自律的に考え判断するドラッグデリバリーシステム

• 研究課題/領域番号: 20200007
• 研究種目: 新学術領域研究(研究課題提案型)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用薬理学; 生体生命情報学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 庄田 耕一郎 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 助教 (00401216)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 33,020千円 (直接経費: 25,400千円、間接経費: 7,620千円); 2010年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円); 2009年度: 12,610千円 (直接経費: 9,700千円、間接経費: 2,910千円); 2008年度: 13,000千円 (直接経費: 10,000千円、間接経費: 3,000千円)
• キーワード: ドラッグデリバリー / 生命分子計算 / 人工細胞モデル / 分子アンブレラ-DNA

研究概要

研究開始前、リポソーム内部に分子コンピュータRTRACSを内蔵した複合システムを構築することに成功していた。この複合システムに、外部から入力分子を膜透過させる機能をもった分子アンブレラ(DNA-コール酸連結分子)を開発し、通常ではほとんど膜透過しないオリゴDNA/RNA分子を膜透過させることに成功した。リポソーム型DDSを生体に応用する場合、リポソームは多様なストレスを受けて不安定化される。そこで、極限環境である、高温かつ激しい対流が起こる過酷な条件にあえてリポソームを晒し、その安定性を検討した。その結果、PCR条件(max 94℃)でも二分子膜はバリア能を保持することを見出した。また、DDSに有利なジャイアント・ユニラメラ・ベシクル(GUV)を、生理的塩濃度かつオイルフリー条件で構築できる新規GUV調製法の開発に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Compartment size dependence of performance of polymerase chain reaction inside giant vesicles (2011)
  • 著者名/発表者名: 庄田耕一郎、田村美恵子、景山義之、鈴木健太郎、陶山明、菅原正
  • 雑誌名: Soft Matter 7 ページ: 3750-3753
  • 査読あり
• [雑誌論文] Compartment size dependence of performance of polymerase chain reaction inside giant vesicles (2011)
  • 著者名/発表者名: Koh-ichiroh Shohda, Mieko Tamura, Yoshiyuki Kageyama, Kentaro Suzuki, Akira Suyama, Tadashi Sugawara
  • 雑誌名: Soft Matter 巻: 7 ページ: 3750-3753
  • 査読あり
• [雑誌論文] RNA oscillator : limit cycle oscillations based on artificial biochemical reactions (2009)
  • 著者名/発表者名: 瀧ノ上正浩、木賀大介、庄田耕一郎、陶山明
  • 雑誌名: New Generation Computing 27 ページ: 107-127
  • 査読あり
• [雑誌論文] Construction of AND gate for RTRACS with the capacity of extension to NAND gate (2009)
  • 著者名/発表者名: 酒井洋子、馬渡依子、山崎聖在、庄田耕一郎、陶山明
  • 雑誌名: Lect.Notes Comput.Sc. 5877 ページ: 137-143
  • 査読あり
• [雑誌論文] Construction of AND gate for RTRACS with the capacity of extension to NAND gate (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoko Sakai, Yoriko Mawatari, Kiyonari Yamasaki, Koh-ichiroh Shohda, Akira Suyama
  • 雑誌名: Lect.Notes Comput.Sc. 5877 ページ: 137-143
  • 査読あり
• [雑誌論文] RNA oscillator : limit cycle oscillations based on artificial biochemical reactions (2009)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Takinoue, Daisuke Kia, Koh-ichiroh Shohda, and Akira Suyama
  • 雑誌名: New Generation Computing 27 ページ: 107-127
  • 査読あり
• [雑誌論文] Successive Fusion of Vesicles Aggregated by DNA Duplex Formation in the Presence of Triton X-100 (2008)
  • 著者名/発表者名: 丸直人、庄田耕一郎、菅原正
  • 雑誌名: Chem.Lett. 37 ページ: 340-341
  • NAID: 10021078781
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design of Code Words for DNA Computers and Nanostructures with Consideration of Hybridization Kinetics (2008)
  • 著者名/発表者名: 北島哲郎、瀧ノ上正浩、庄田耕一郎、陶山明
  • 雑誌名: Lect.Notes Comput.Sc. 4848 ページ: 119-129
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experiments and simulation models of a basic computation element of an autonomous molecular computing system (2008)
  • 著者名/発表者名: 瀧ノ上正浩、木賀大介、庄田耕一郎、陶山明
  • 雑誌名: Phys.Rev.E 78 ページ: 41921-41921
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design of Code Words for DNA Computers and Nanostructures with Consideration of Hybridization Kinetics (2008)
  • 著者名/発表者名: Tetsuro Kitajima, Masahiro Takinoue, Koh-ichiroh Shohda, and Akira Suyama
  • 雑誌名: Lecture Notes in Computer Science 4848 ページ: 119-129
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experiments and simulation models of a basic computation element of an autonomous molecular computing system (2008)
  • 著者名/発表者名: Masahiko Takiniue, Daisuke Kiga, Kohichiroh Shohda, and Akira Suyama
  • 雑誌名: Physical Review E 78 ページ: 41921-41921
  • 査読あり
• [学会発表] 分子アンブレラ-DNA複合分子の二分子膜透過機能の研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 庄田耕一郎, et al.
  • 学会等名: 日本化学会年会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] Molecular computing reaction in the cell-sized liposome (2010)
  • 著者名/発表者名: 庄田耕一郎
  • 学会等名: 日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] Development of molecular NAND gate as function module of autonomous computing system RTRACS (2010)
  • 著者名/発表者名: 庄田耕一郎
  • 学会等名: 日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] 分子アンブレラ-DNA複合分子(コール酸修飾DNA)のリポソーム膜透過作用の研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 庄田耕一郎
  • 学会等名: 日本化学会
  • 発表場所: 近畿大学本部キャンパス(大阪)
  • 年月日: 2010-03-28
• [学会発表] 分子アンブレラ-DNA複合分子(コール酸修飾DNA)のリポソーム膜透過作用の研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 庄田耕一郎, et al.
  • 学会等名: 日本化学会年会
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] Molecular computing reaction in the cell-sized liposome (2010)
  • 著者名/発表者名: 庄田耕一郎, et al.
  • 学会等名: 日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] Development of molecular NAND gate as function module of autonomous computing system RTRACS (2010)
  • 著者名/発表者名: 庄田耕一郎, et al.
  • 学会等名: 日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] 新規細胞モデルとしての分子コンピュータ封入ベシクル (2009)
  • 著者名/発表者名: 庄田耕一郎
  • 学会等名: 日本生物物理学会
  • 発表場所: アスティ徳島(徳島市)
  • 年月日: 2009-10-31
• [学会発表] A vesicle encapsulating molecular computer : as a model system of cellular life (2009)
  • 著者名/発表者名: 庄田耕一郎, et al.
  • 学会等名: 日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 徳島
• [学会発表] RNAを入出力分子とする分子演算システムRTRACS (2009)
  • 著者名/発表者名: 庄田耕一郎, et al.
  • 学会等名: 計測自動制御学会年会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] Calculating liposome as a model system of artificial cellular life (2008)
  • 著者名/発表者名: 庄田耕一郎
  • 学会等名: 日本生物物理学会
  • 発表場所: 福岡県福岡国際会議場
  • 年月日: 2008-12-04
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://dna.c.u-tokyo.ac.jp/