| 研究課題/領域番号 |
20H01877
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分13040:生物物理、化学物理およびソフトマターの物理関連
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| 研究機関 | 同志社大学 |
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研究代表者 |
吉川 研一 同志社大学, 研究開発推進機構, 客員教授(嘱託研究員) (80110823)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)
2022年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2020年度: 11,960千円 (直接経費: 9,200千円、間接経費: 2,760千円)
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| キーワード | DNA高次構造転移 / 人工細胞モデル / ミニ臓器創成 / 生命現象の物理 / 非平衡開放系 / 非線形ダイナミクス / 水/水ミクロ相分離 / ゲノムサイズDNA |
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| 研究開始時の研究の概要 |
生命体は、これまでに人類が知り得てきた科学技術とは、その動作原理が根本的に異なっている。本研究では、生命体を非平衡開放系における階層的な自律的システムと捉え、実空間上で生命の動作特性を発現する実空間のモデル系を構築し、それにより、「要素還元的な分子論を中核とする生命科学」と、「コンピュータ空間でのモデル化に象徴される数理科学」の学問の流れを統合し、新しい学問の潮流を創出するとともに、医学や工学的な分野への応用展開も併せて図っていくことを目的としている。次のような課題を重点てきに追究する。1)ゲノムDNAの高次構造転移と遺伝子活性、2) 細胞の実空間モデリング、3) 細胞の３次元組織体自己生成。
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| 研究成果の概要 |
実験と理論に立脚し、以下の３つの主要な研究課題を統一的に推進した。
1)ゲノムDNAの高次構造転移と遺伝子活性に関しての実験を進めた。Kイオン存在下ではNaイオン存在下に比べて、発現活性が2倍以上亢進することを明らかするなど新規性の高い成果が得られている。2)細胞の実空間モデリングの研究課題では、水溶性の高分子混雑溶液を用い、ゲノムDNAおよび、リン脂質を加えて攪拌すると、安定化された人工的モデル細胞が自己創生することを明らかにした。3)細胞の３次元(3D)組織体自己生成では、上皮系や間葉系の細胞が、相分離液滴の界面や内部に選択的に取り込まれることなどを発見した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ゲノムサイズDNAの高次構造変化が、遺伝子活性のon/off変化をもたらすといった、モデル実験での実証は、細胞分化やガンなどでの基本的なメカニズムの解明に今後寄与するものと大いに期待される。高分子混雑溶液でのミクロ相分離により、DNAや骨格タンパクが液滴内に自発的に取り込まれるといった発見は、人工細胞モデルの研究に貢献すると考えられる。さらに、生命の起源などとの関連でも重要な意義がある。多細胞系での空間的組織化が、水/水相分離と直接関連するといった今回の研究での発見は、生物の発生、成長の基本的なメカニズムの解明にも寄与するものと期待される。今後、医学や生命科学の発展に貢献するものと思われる。
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