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研究代表者は、ナノ粒子と微生物の種類を変えた環境ナノリスクの網羅的研究において、イオン雰囲気によってPSLナノ粒子が細胞壁を備えた酵母に取り込まれて細胞死を回避することを見出した。本研究では、『コロイド科学』と『分子生物学』の異分野融合によりPSLナノ粒子の酵母細胞への取込過程を解明すると共に、その制御技術を開発することを目的とする。平成27年度の研究では、１）細胞に無害な水溶性高分子化合物を用いた暴露実験、２）原子間力顕微鏡を用いたナノ粒子－細胞間に働く相互作用力の直接測定、３）ナノ粒子を取り込んだ細胞の遺伝毒性、について主に検討を行い、以下の結論を得た。
１）5 mM NaCl水溶液に水溶性高分子添加剤を添加して、PSLナノ粒子を酵母細胞に暴露した結果、添加剤を含まない5 mM NaCl水溶液では、細胞はナノ粒子に被膜されて死滅していたが、アニオン性のカルボキシルメチルセルロース（CMC）を分散媒に3 ppm以上添加すると、細胞はナノ粒子を取り込み生存していることが分かった。一方、ノニオン性のメチルセルロース（MC）を分散媒に添加しても、高分子添加剤の効果は見られなかった。
２）チップ先端にナノ粒子を固定したプローブを作成し、ナノ粒子－細胞間に働く相互作用力の直接測定を行った結果、添加剤を含まない5 mM NaCl水溶液（Control）では、約400 pNの強い付着力が作用していたが、CMCを4 ppm添加すると付着力が20 pN以下に減少することが分かった。一方、MCを添加しても付着力は減少しなかった。
３）ナノ粒子を取り込んだ細胞のRNA-seq解析を行った結果、細胞壁合成、膜構造維持、サイトスケルトン形成、ストレス応答関連遺伝子の発現がナノ粒子の暴露により亢進しており、細胞内に取り込んだナノ粒子から何らかの障害誘導を受けていることが示唆された。
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