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2015 年度 実績報告書

アフィニティ膜濾過法を導入した遺伝子治療用プラスミドDNA精製プロセスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 25420800
研究機関名古屋大学

研究代表者

片桐 誠之  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00345919)

研究分担者 入谷 英司  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60144119)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードプラスミドDNA / 精製 / アフィニティ / 膜濾過 / リガンド / 吸着 / 脱着 / 菌体破砕
研究実績の概要

近年、先天性疾患等の治療を目的として、遺伝子治療や遺伝子ワクチンの開発が活発に行われるようになり、医療品純度のプラスミドDNAを大量生産するのに適した産業レベルでの分離・精製法の開発が求められている。本研究では、スケールアップが可能なプラスミドDNAの精製法として膜濾過法に着目し、プラスミドDNAと親和性のあるリガンドを探索するとともに、リガンドと分離膜とを用いるアフィニティ膜濾過法を確立し、プラスミドDNAの精製プロセスを開発することを目的とする。昨年度に引き続き、菌体内に存在するプラスミドDNAを取り出す工程を検討し、遺伝子治療に用いる場合の安全面も考慮して薬品を極力使用しない安全な手法の確立を試みた。処理後のスラリーの顕微鏡写真、粒度分布、膜濾過特性および液中の核酸の電気泳動分析の結果、電気パルスにより細胞に穴をあけるエレクトロポレーションの導入が有用であることが明らかとなった。リガンドとして選択した酸化鉄によるプラスミドDNAおよびRNAの吸・脱着特性を検討し、吸着挙動はLangmuir式で近似でき、低pHほど飽和吸着量が大きくなることを明らかにした。また、プラスミドDNAとRNAとで脱着特性に相違があることもわかり、これらの基礎特性に基づいてアフィニティ膜濾過条件を設定した。エレクトロポレーションと精密濾過により菌体から溶出させたプラスミドDNAを含む溶液のアフィニティ膜濾過を行い、低pH条件でプラスミドDNAをリガンドに吸着させた後、膜濾過を行うことで多くの不純物を除去した。その後、溶液のpHを徐々に高くすることでプラスミドDNAはリガンドから脱着された。回収溶液の分析の結果、核酸の精製度は高く、分離・精製法としての本手法の有用性が確認されたが、RNAとの完全な分離は実現できず今後の課題となった。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Tamkang University(Taiwan)

    • 国名
      その他の国・地域
    • 外国機関名
      Tamkang University
  • [雑誌論文] Developments of Blocking Filtration Model in Membrane Filtration2016

    • 著者名/発表者名
      Iritani, E. and N. Katagiri
    • 雑誌名

      KONA Powder and Particle J.

      巻: 33 ページ: 179-202

    • DOI

      10.14356/kona.2016024

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Evaluation of Compression-Permeability Characteristics of Microbial Cake Based on Microfiltration Data2016

    • 著者名/発表者名
      Katagiri, N., H. Kawahara, Y. Arai and E. Iritani
    • 雑誌名

      Sep. Sci. Technol.

      巻: 51 ページ: 845-852

    • DOI

      10.1080/01496395.2015.1119849

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nanocolloid Cake Properties Determined from Step-Up Pressure Filtration with Single-Stage Reduction in Filtration Area2015

    • 著者名/発表者名
      Iritani, E., N. Katagiri, R. Nakajima, K.J. Hwang and T.W. Cheng
    • 雑誌名

      AIChE J.

      巻: 61 ページ: 4426-4436

    • DOI

      10.1002/aic.14967

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Solid-Liquid Separation Properties in Centrifugal Sedimentation of Bidisperse Colloidal Suspension2015

    • 著者名/発表者名
      Cao D.Q., E. Iritani and N. Katagiri
    • 雑誌名

      J. Chem. Eng. Japan

      巻: 48 ページ: 556-563

    • DOI

      10.1252/jcej.14we219

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 粒子透過とケーク成長が同時に生じる粒径の異なる2成分系希薄コロイドの定速および定圧精密濾過特性2015

    • 著者名/発表者名
      入谷 英司, 片桐 誠之, 石川義人
    • 雑誌名

      化学工学論文集

      巻: 41 ページ: 309-316

    • DOI

      10.1252/kakoronbunshu.41.309

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 酵母懸濁液の膜濾過における細胞破砕処理の影響2016

    • 著者名/発表者名
      片桐誠之、藤井岳、入谷英司
    • 学会等名
      化学工学会第81年会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府)
    • 年月日
      2016-03-13 – 2016-03-15
  • [学会発表] 微生物代謝物の膜ファウリング特性に及ぼす多糖とタンパク質の相互作用の影響2016

    • 著者名/発表者名
      片桐誠之、笹川崇光、入谷英司
    • 学会等名
      化学工学会第81年会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府)
    • 年月日
      2016-03-13 – 2016-03-15
  • [学会発表] Decolorization of Persistent Dye Wastewater by Membrane Reactor Using Enzyme-Containing Culture of White-Rot Fungus2015

    • 著者名/発表者名
      Katagiri, N., M. Takatsu and E. Iritani
    • 学会等名
      Filtration and Separation Symposium 2015
    • 発表場所
      Tokyo (Japan)
    • 年月日
      2015-11-25 – 2015-11-26
    • 国際学会
  • [学会発表] Decolorization of Dyehouse Effluent by Enzymatic Membrane Reactor Using Cultural Supernatant of White-Rot Fungus2015

    • 著者名/発表者名
      Katagiri, N., M. Takatsu and E. Iritani
    • 学会等名
      10th European Congress of Chemical Engineering (ECCE10)
    • 発表場所
      Nice (France)
    • 年月日
      2015-09-27 – 2015-10-01
    • 国際学会
  • [学会発表] プラスミドDNAのアフィニティ膜濾過・精製における菌体からの溶出法の検討2015

    • 著者名/発表者名
      香西真仁、片桐誠之、入谷英司
    • 学会等名
      化学工学会第47回秋季大会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道)
    • 年月日
      2015-09-09 – 2015-09-11
  • [学会発表] 微生物代謝物の精密濾過特性に及ぼす多糖とタンパク質の相互作用の影響2015

    • 著者名/発表者名
      笹川崇光、片桐誠之、入谷英司
    • 学会等名
      化学工学会第47回秋季大会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道)
    • 年月日
      2015-09-09 – 2015-09-11
  • [学会発表] 高圧による微生物細胞の破壊が定速濾過挙動に及ぼす影響2015

    • 著者名/発表者名
      桑島侑也、片桐誠之、入谷英司
    • 学会等名
      化学工学会第47回秋季大会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道)
    • 年月日
      2015-09-09 – 2015-09-11
  • [学会発表] 細胞模倣ベシクルの膜濾過特性の評価2015

    • 著者名/発表者名
      澤田剛、片桐誠之、入谷英司
    • 学会等名
      化学工学会第47回秋季大会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道)
    • 年月日
      2015-09-09 – 2015-09-11
  • [学会発表] 活性汚泥法におけるフロック形成と分離特性2015

    • 著者名/発表者名
      片桐誠之
    • 学会等名
      土・水・生命環境とコロイド界面現象2015
    • 発表場所
      筑波大学(茨城県)
    • 年月日
      2015-07-31 – 2015-07-31
    • 招待講演
  • [図書] 吸着・分離材料の設計、性能評価と新しい応用(膜閉塞・ケーク濾過挙動の解析(第5章 シミュレーションによる吸着,分離挙動の把握,性能予測, 6節))2015

    • 著者名/発表者名
      片桐誠之
    • 総ページ数
      524
    • 出版者
      技術情報協会
  • [備考] 分離プロセス工学研究グループ

    • URL

      http://www.nuce.nagoya-u.ac.jp/L5/

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公開日: 2017-01-06   更新日: 2022-02-01  

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