ベシクルバイオリアクターを利用した効率的タンパク質合成システムの開発

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19760559
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生物機能・バイオプロセス
• 研究機関: 独立行政法人農業技術研究機構
• 研究代表者: 黒岩 崇 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構, 食品総合研究所, 契約研究員 (60425551)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• キーワード: バイオリアクター / 酵素反応 / バイオテクノロジー / ベシクル / マイクロバイオプロセス

研究概要

効率的な無細胞タンパク質合成のためのバイオリアクター開発を目指して、脂質二分子膜からなる閉鎖小胞体であるベシクルを反応場とする新規なバイオリアクターシステムについて検討した。均一径エマルションを基材として細胞サイズのベシクルに効率よく酵素や反応成分を封入できるベシクル作製法"脂質被覆氷滴水和法"を開発し、従来法では効率的な内包化が困難であった親水性物質の内包効率を飛躍的に高めることができた。さらに、酵素を封入したベシクルを利用して、ベシクル内で選択的な生化学反応系を構築でき、さらにフローサイトメトリーを利用して多量のベシクル内で並列的に進行する反応を迅速に分析する手法を開発できた。以上の成果は、既存法では合成効率の低い種々のタンパク質の効率的な合成システムの実現に大いに寄与すると期待される。

研究成果

• [雑誌論文] 高い物質内包効率とサイズ制御を実現するリポソームの新規作製法とその利用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 市川創作, 黒岩崇
  • 雑誌名: 化学装置 51 (2) ページ: 10-13
• [雑誌論文] 物質内包ジャイアントベシクルの効率的作製とこれを利用したベシクル内マイクロバイオリアクションシステムの開発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 黒岩崇, 市川創作
  • 雑誌名: Membrane 33 (6) ページ: 294-299
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel method for obtaining homogeneous giant vesicles from a monodisperse water-in-oil emulsion prepared with a microfluidic device (2008)
  • 著者名/発表者名: Shinji Sugiura, Takashi Kuroiwa, Tetsuro Kagota, Mitsutoshi Nakajima, Seigo Sato, Sukekuni Mukataka, Peter Walde, Sosaku Ichikawa
  • 雑誌名: Langmuir 24 (9) ページ: 4581-4588
  • 査読あり
• [雑誌論文] 単分散エマルションを基材とした新規ベシクル調製法によるサイズ制御と内包率の向上 (2008)
  • 著者名/発表者名: 市川創作, 黒岩崇
  • 雑誌名: Yakugaku Zasshi 128 (5) ページ: 681-686
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of giant vesicles larger than 30 μm that entrap a model hydrophilic substance using a size-controlled water-in-oil emulsion (2007)
  • 著者名/発表者名: Takashi Kuroiwa, Mitsutoshi Nakajima, Seigo Sato, Sukekuni Mukataka, Sosaku Ichikawa
  • 雑誌名: Membrane 32 (4) ページ: 229-233
  • 査読あり
• [雑誌論文] Controlled preparation of giant vesicles from uniform water droplets obtained by microchannel emulsification with bilayer-forming lipids as emulsifiers
  • 著者名/発表者名: Takashi Kuroiwa, Hisato Kiuchi, Kazuki Noda, Isao Kobayashi, Mitsutoshi Nakajima, Kunihiko Uemura, Seigo Sato, Sukekuni Mukataka, Sosaku Ichikawa
  • 雑誌名: icrofluid. Nanofluid., in press.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Production of monodisperse water-in-oil emulsions consisting of highly uniform droplets using asymmetric straight-through microchannel arrays
  • 著者名/発表者名: Isao Kobayashi, Yoichi Murayama, Takashi Kuroiwa, Kunihiko Uemura, Mitsutoshi Nakajima
  • 雑誌名: Microfluid. Nanofluid., in press.
  • 査読あり
• [学会発表] 多相エマルションを基材とした脂質カプセル作製における水相組成の影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: 黒岩崇ら
  • 学会等名: 化学工学会第74年会
  • 発表場所: 横浜国立大学(横浜市)
  • 年月日: 20090318-20
• [学会発表] Efficient preparati on of vesicles that encapsulate water-solub le ingredients: the lipid-coated ice droplet hydration method (2008)
  • 著者名/発表者名: Takashi Kuroiwa et al.
  • 学会等名: The 14th World Congre ss of Food Science and Technology
  • 発表場所: Shan ghai Everbright Convention & Exhibition Center (Shanghai, China)
  • 年月日: 20081020-23
• [学会発表] 多相エマルションからの液中乾燥法による高内包率脂質カプセルの調製 (2008)
  • 著者名/発表者名: 黒岩崇ら
  • 学会等名: 化学工学会第40回秋季大会
  • 発表場所: 東北大学(仙台市)
  • 年月日: 20080924-26
• [学会発表] A simultaneous enzymatic microreaction inside giant vesicles: the system construction and its reaction properties (2008)
  • 著者名/発表者名: Takashi Kuroiwa et al.
  • 学会等名: 7th European Symposiun on Biochemical Engineering Science
  • 発表場所: University of Algarve (Faro, Portugal)
  • 年月日: 20080907-10
• [学会発表] 多相エマルションを利用した脂質カプセルへの親水性物質の高効率内包化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 黒岩崇ら
  • 学会等名: 日本食品工学会第9回年次大会
  • 発表場所: 東京海洋大学(品川区)
  • 年月日: 20080805-06
• [学会発表] A novel preparation method of giant vesicles that are suitable to be utilized as microbiocompartments- the lipid-coated ice droplet hydration method (2008)
  • 著者名/発表者名: Takashi Kuroiwa et al.
  • 学会等名: 11th Liposome Research Days Conference
  • 発表場所: Yokohama Symposia (Yokohama, Japan)
  • 年月日: 20080719-22
• [学会発表] 脂質被覆氷滴水和法による酵素内包ジャイアントベシクルの作製とその反応特性評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 黒岩崇ら
  • 学会等名: 日本膜学会第30年会
  • 発表場所: 東京理科大学(新宿区)
  • 年月日: 20080515-16
• [学会発表] 均一径エマルションを利用したセルサイズベシクルへの生体高分子の内包化 (2007)
  • 著者名/発表者名: 黒岩崇ら
  • 学会等名: 日本生物工学会平成19年度大会
  • 発表場所: 広島大学(東広島市)
  • 年月日: 20070925-27
• [学会発表] 均一径エマルションを利用した水溶性物質内包ジャイアントベシクルの粒径制御 (2007)
  • 著者名/発表者名: 黒岩崇ら
  • 学会等名: 化学工学会第39回秋季大会
  • 発表場所: 北海道大学(札幌市)
  • 年月日: 20070913-15
• [学会発表] 単分散エマルションからのジャイアントベシクル調製プロセスにおける内包率の向上 (2007)
  • 著者名/発表者名: 黒岩崇ら
  • 学会等名: 日本膜学会第29年会
  • 発表場所: 東京理科大学(新宿区)
  • 年月日: 20070510-11
• [学会発表] Improved encapsu lation of water-soluble materials into giant vesicles using size-controlled water-in-oil emulsions. (2007)
  • 著者名/発表者名: Takashi Kuroiwa et al.
  • 学会等名: The 36th Annual Meeting of U S/Japan Cooperative Program in Natural R esources Food and Agricalture Panel
  • 発表場所: Epoc hal Tsukuba(Tsukuba, Japan)
  • 年月日: 2007-10-22
• [図書] Chapter 12, Preparation characteristics of giant vesicles with controlled size and high entrapment efficiency using monodisperse water-in-oil emulsions. Emulsion Science and Technology (2009)
  • 著者名/発表者名: Takashi Kuroiwa, et al.
  • 出版者: Wiley-VCH, Weinheim
• [産業財産権] ベシクルの製造方法、この製造方法によって得られるベシクルおよびベシクルを製造するためのW/O/Wエマルション (2008)
  • 発明者名: 市川創作、黒岩崇
  • 権利者名: 筑波大学
  • 産業財産権番号: 特願2008-135009 号
  • 出願年月日: 20080500
• [産業財産権] シクルの製造方法、この製造方法によって得られるベシクル、ベシクルの製造に用いられる凍結粒子の製造方法 (2007)
  • 発明者名: 市川創作、黒岩崇
  • 権利者名: 筑波大学
  • 産業財産権番号: 許第4009733 号
  • 取得年月日: 20070900