| 研究課題/領域番号 |
22K19824
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分62:応用情報学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京医科歯科大学 (2023)
東京工業大学 (2022) |
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研究代表者 |
石川 大輔 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 講師 (00722919)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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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 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
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| キーワード | DNAナノテクノロジー / 界面膜 / 機械受容チャネル / 折り紙 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、DNAナノテクノロジーを駆使してナノサイズの剛体折り紙で人工機械受容チャネルを開発し、界面膜の圧縮・拡張によって駆動する機械受容チャネルの開閉挙動と、界面膜の力学的特性との相関解明を目的とする。具体的には、機械受容剛体折り紙ナノチャネルの開発および気水界面膜中における剛体折り紙チャネルの力学的変形の確認、そして界面膜の力学的特性(表面圧、印加エネルギー、膜の硬さ変化)と剛体折り紙チャネルの力学的変形との相関解明を試みる。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、細胞の力学的刺激の感知を担う機械受容チャネルタンパク質を人工的に構築するため、DNAナノテクノロジーの一種であるDNAオリガミ手法を利用し、剛体折り紙の折りたたみ機構を基づいて力学的に変形可能なナノチャネルを開発した。このナノチャネルを両親媒化し、脂質分子とともに気水界面で単分子膜を作製、圧縮したところ、膜中のナノチャネルが力学的に変形することを確認した。また関連して、人工細胞構成素子の開発として触媒機能を有するDNAハイドロゲル粒子の開発も行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
a細胞は、多種多様な力学的刺激を識別して応答する細胞力覚という機能を有している。力学的刺激は、細胞自体の機械特性、細胞外基質の硬さや組成などを介して、細胞の成長や増殖、死を調節しており、過剰な力学的刺激による細胞の損傷は疾患や病態を引き起こす原因となる。特に、細胞力覚発現の出発点となる力の感知を担う機械受容チャネルの駆動とその周囲の細胞膜の力学的特性との相関を、人工的に再現した系を用いて解明することは、生体に関する学術的探究のみならず、理学療法や創薬、再生医療などに対し物理的根拠に基づいた知見や技術を提供し得る重要な社会的意義を有している。
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