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DNAゲルを用いた新規遺伝子導入システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 20J11059
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
審査区分 小区分62010:生命、健康および医療情報学関連
研究機関東京工業大学

研究代表者

MASUKAWA Marcos  東京工業大学, 情報理工学院, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2020年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードDNA origami / colloidosome / self-assembly / aqueous two-phase system / aqueous-aqueous emulsion / DNA hydrogel / purification / monodisperse / microfluidic
研究開始時の研究の概要

DNA and proteins can be inserted into the cells to modify their metabolism and genetic material. This process is called transfection and it is a key technique needed in gene editing, a prospective cure for degenerative diseases. To increase the functionality of transfected structures, we are developing a DNA hydrogel whose biological function can be activated by a chemical signal. Inside the cells, these structures can perform as molecular computers, processing signals and producing outputs within the cell. These cell hybrids will lead to novel diagnostics and treatments.

研究実績の概要

In recent research, the interaction between self-assembled DNA structures and liquid-liquid phase-separated systems composed of polymers was investigated. It was observed that DNA structures can be selectively taken up by these compartments, leading to self-assembly that mimics artificial cells and the interaction of nucleic acids and organelles. Based on these findings, I developed a method for purifying self-assembled DNA structures and created a new category of colloidossomes based on the accumulation of DNA origami at the interface of droplets. This enabled the creation of colloidosomes that can self-organise into cellular like structures. In the future, I will explore the possibility of translocating nucleic through membranes of DNA coloidosomes, which might find application in DNA sequencing technology and on synthetic cell models for the transport of nucleic acids thourgh membranes.

現在までの達成度 (段落)

令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件)

  • [雑誌論文] “Aqueous triple-phase system in microwell array for generating uniform-sized DNA hydrogel particles”2021

    • 著者名/発表者名
      Marcos Kunihiro Masukawa, Yukiko Okuda, *Masahiro Takinoue
    • 雑誌名

      Frontiers in Genetics

      巻: Vol.12 ページ: 705022-705022

    • DOI

      10.3389/fgene.2021.705022

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Assembly and purication of DNA structures in aqueous-aqueous two-phase emulsion2021

    • 著者名/発表者名
      Marcos Masukawa, Mayumi Chano, Yukiko Okuda, Fujio Yu, Yusuke Sato, Kanta Tsumoto, Kenichi Yoshikawa, Masahiro Takinoue
    • 雑誌名

      MicroTAS 2021

      巻: na

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] DNA-polymer emulsions: self-assembly and purification of DNA structures2021

    • 著者名/発表者名
      Marcos Masukawa, Fujio Yu, Yusuke Sato, Kanta Tsumoto, Kenichi Yoshikawa, Masahiro Takinoue
    • 学会等名
      The 59th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Purification of DNA nano/microstructures by aqueous-aqueous two-phase system fractionation2021

    • 著者名/発表者名
      Marcos Masukawa, Fujio Yu , Yusuke Sato , Kanta Tsumoto, Kenichi Yoshikawa, Masahiro Takinoue
    • 学会等名
      Cheminas 43
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Purification of DNA nano/microstructures by aqueous two-phase system2021

    • 著者名/発表者名
      Marcos Masukawa , Fujio Yu, Yusuke Sato, Kanta Tsumoto, Kenichi Yoshikawa , Masahiro Takinoue
    • 学会等名
      27th International Conference on DNA Computing and Molecular Programming
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Large scale simulation of DNA hydrogels2020

    • 著者名/発表者名
      Marcos Masukawa, Masahiro Takinoue
    • 学会等名
      58th Annual Meeting of the Biophyisical Society of Japan
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Purification of DNA origami using aqueous- aqueous emulsion2020

    • 著者名/発表者名
      Marcos Masukawa, Kanta Tsumoto, Kenichi Yoshikawa, Masahiro Takinoue
    • 学会等名
      第 4 回分子ロボティクス年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Purification and room temperature folding of DNA origami2020

    • 著者名/発表者名
      Marcos Masukawa, Kanta Tsumoto, Kenichi Yoshikawa, Masahiro Takinoue
    • 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] Stochastic simulation of DNA hydrogel thermal gelation2020

    • 著者名/発表者名
      Marcos Masukawa,Masahiro Takinoue
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム第 43 回研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] DNA structures inside aqueous-aqueous emulsions - assembly, purification and folding2020

    • 著者名/発表者名
      Marcos Masukawa, Masahiro Takinoue
    • 学会等名
      第 7 回サイボウニクス研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-07-07   更新日: 2024-03-26  

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