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2021 年度 実績報告書

細胞pH摂動現象と電界効果トランジスタを用いた高感度生体バリア評価法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K12776
研究機関東洋大学

研究代表者

合田 達郎  東洋大学, 理工学部, 教授 (20588347)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードpH摂動 / タイトジャンクション / 上皮バリア / 生体バリア透過 / 高分子ナノキャリア / バイオトランジスタ
研究実績の概要

細胞膜やタイトジャンクション(TJ)といった生体バリア評価の重要性は増しつつあるが、既存の測定法は問題点が多く、実用に耐えうるものではない。申請者らが新たに開発したpH摂動法は、既存の膜障害性アッセイや上皮TJ評価の問題点である非侵襲・リアルタイム・多並列化・感度・時間分解能の問題を一挙に解決する待望の技術である。この独自の技術を用いて、細胞膜および上皮TJといった生体バリア性を従来法では達成不可能な高感度で評価するIn vitroアッセイを開発することを目的としている。
本年度は、市販の核酸ナノキャリアがエンドサイトーシスで細胞に取り込まれた後に、いかにしてエンドソームから脱出するかの原理証明実験をおこなった。ナノキャリアは系のpH酸性化に依存して空孔形成能を獲得し、高分子ベースに比べて脂質ベースのナノキャリアの方がより小さい分子サイズの空孔を形成することが明らかとなった(J. Mater. Chem. B, 2021, 9, 4298)。また、細胞膜透過性のリン脂質模倣高分子が上皮バリアをいかに透過するかについての原理証明実験としてpH摂動法を用いた。その結果、細胞膜空孔形成やTJ破綻を伴わない細胞膜融合を介したトランスサイトーシスで上皮バリアをすり抜けることが明らかとなった。さらに、インスリンを担持したリン脂質模倣高分子が同様のトランスサイトーシス経路で上皮バリアをすり抜けてインスリンを送達することも証明した(Acta Biomater., 2022, 140, 674)。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Transepithelial delivery of insulin conjugated with phospholipid-mimicking polymers via biomembrane fusion-mediated transcellular pathways2022

    • 著者名/発表者名
      Hatano Hiroaki、Meng Fanlu、Sakata Momoko、Matsumoto Akira、Ishihara Kazuhiko、Miyahara Yuji、Goda Tatsuro
    • 雑誌名

      Acta Biomaterialia

      巻: 140 ページ: 674~685

    • DOI

      10.1016/j.actbio.2021.12.003

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A proton/macromolecule-sensing approach distinguishes changes in biological membrane permeability during polymer/lipid-based nucleic acid delivery2021

    • 著者名/発表者名
      Boonstra Eger、Hatano Hiroaki、Miyahara Yuji、Uchida Satoshi、Goda Tatsuro、Cabral Horacio
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry B

      巻: 9 ページ: 4298~4302

    • DOI

      10.1039/D1TB00645B

    • 査読あり
  • [学会発表] 再生医療とバイオセンシングの接点2022

    • 著者名/発表者名
      合田達郎
    • 学会等名
      第21回日本再生医療学会総会
    • 招待講演
  • [学会発表] プロトン漏出法による細胞膜透過性高分子のメカニズム解明2021

    • 著者名/発表者名
      合田達郎
    • 学会等名
      第50回医用高分子シンポジウム
  • [学会発表] リン脂質模倣両親媒性高分子による上皮バリア透過と物質輸送2021

    • 著者名/発表者名
      合田達郎
    • 学会等名
      第70回高分子討論会
  • [学会発表] リン脂質模倣細胞膜透過性ポリマーの展望2021

    • 著者名/発表者名
      合田達郎
    • 学会等名
      第28回次世代医工学研究会
  • [備考] 合田達郎研究室 東洋大学

    • URL

      http://www2.toyo.ac.jp/~goda/index.html

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公開日: 2022-12-28  

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