| 研究課題/領域番号 |
25870837
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| 研究種目 |
若手研究(B)
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| 研究機関 | 神奈川大学 |
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研究代表者 |
鈴木 健太郎 神奈川大学, 理学部, 外部資金雇用研究者 (60512324)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | ジャイアントベシクル / 光応答型リン脂質 / 人工細胞 / リン脂質 / ケージド化合物 |
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| 研究概要 |
本研究では、小胞によって細胞膜内部に様々な物質を共存させている真核細胞を参考にした「ベシクルの内部にカプセルとしての小ベシクルが封入された二重ベシクル」を作製し、さらに、非侵襲な外的刺激によって外側のベシクルは保ったまま小ベシクルのみを開孔させることで、外側のベシクルの内の状態を変化させられるような系の実現を目指している。
１）二重ベシクル内の小ベシクルにのみ、水溶性蛍光分子を封入させられる条件の検討を行った(用いた脂質はリン脂質)。その結果、ウラニンを用いた場合では、調整時に蛍光色素が漏出しうまく封入できなかったが、より膜親和性の小さいピラニンを用いたところ、ベシクル調整時の漏出が抑制されることを、蛍光顕微鏡観察によって確認した。今後、酵素やDNAなどの生体由来物質を封入する上での重要な知見である。
２）紫外線照射前はベシクルを形成できるが、紫外線照射後には成膜性を失うリン脂質の合成を行った。従来の合成法では、環境負荷の大きいカドミウム塩を用いる必要があったが、これの代わりに珪藻土を用いた新しい合成法を用い従来法と遜色のない収率で合成できることを確認した。また、遠心沈降法によるベシクル調整を確認したところ、人工のリン脂質でありながら、緩衝溶液中で良好なジャイアントベシクルが形成可能であり、さらに紫外線照射により容易に崩壊することを、顕微鏡観察により確認された。
３）リン脂質以外の光応答型分子として、オレイン酸のカルボン酸部位に紫外線応答部位を付加したケージド化合物の合成も行った。この分子をベシクル膜に含有させることで、光照射によって膜の静電的雰囲気を制御できる。また、この分子のみからなる油滴が、紫外線照射をトリガーとして、ベシクルの放出や、自走運動の開始などの特徴あるダイナミクスを示すことも併せて確認した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究計画の２５年度の目標であった、リン脂質ベシクルによる二重ベシクルの調整について、申請時に提案した二段階の遠心沈降法を用いた調整法によって、二重ベシクルの内水相に、小ベシクルによって区分けされた別の組成を持った溶液を共存させられることが確認された。
また、光応答性リン脂質の合成し、それからなるベシクルが非侵襲な外場と言える紫外線照射によって崩壊することを確認した。これにより、２６年度以降に計画していた、任意のタイミングで起こす内膜内容物の放出機構を持った二重ベシクルを作るための準備が整いつつある。
一方、２５年度中に予定していた、PCRのような酵素反応系を二重ベシクル内に封入することに関しては完了していないが、先に示した研究において、これら反応系を封入する事を視野に入れたベシクル調整条件(膜組成(アニオン性リン脂質の導入)や、緩衝液条件、塩濃度)を用いており、実際にこれら反応系を封入する際には、スムーズな導入が期待できる。
これら成果を踏まえ、本年度はおおむね順調に研究が遂行しているものと判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究計画に従って、外的刺激によって二重ベシクル内に封入されている小ベシクル内容物を放出させ、それによってベシクルの内部状態が変化するような系を、「二重ベシクルへの物質封入条件」と「紫外線照射によって開孔するベシクル系」とを組み合わせることにより完成を目指す。
まずは、このような二重ベシクル系の性質を確認するために、封入分子として蛍光分子(ピラニンなど)を用いた系で実験を行う。自己消光するような高濃度の蛍光色素を小ベシクル内に封入し、紫外線照射前後の二重ベシクル内の蛍光強度変化から、二重ベシクル内への物質放出の効率を確認する。
これに併せて、酵素反応系の封入についても研究を行う。本系では、小ベシクル内に、酵素反応の鍵物質(金属イオンなど)、あるいは阻害物質を封入する事で、反応の進行や停止を任意に行える可能性がある。そこで、研究計画時に提案したPCR系だけではなく、より広範囲の酵素反応系を視野に、本系の特色を活かした系の構築を目指す。
また、新規に合成した紫外線応答型オレイン酸誘導体をからなる油滴をベシクル内部に封入することで、この分子が示すダイナミクスがベシクル内環境を変化させられ得る。そこで、小ベシクルの代わりとして本分子油滴を封入したベシクルを調整し、光照射前後でダイナミクスについても研究を行う。
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