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2016 年度 実績報告書

膜穿孔タンパク質と熱応答磁性ナノ粒子による環境感応型リポソーム駆動システムの構築

公募研究

研究領域感覚と知能を備えた分子ロボットの創成
研究課題/領域番号 15H00797
研究機関埼玉大学

研究代表者

根本 直人  埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (60509727)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワードリポソーム / 進化工学 / アメーバー型ロボット / 薬物送達
研究実績の概要

分子ロボティクスの段階的進化においてアメーバ型ロボットに注目し、外的環境(温度、物質濃度等)に感応して運動しうる他律ロボット型リポソーム運動システム構築の可能性を検討した。温度感受性ゲル磁性ナノビーズはある特定の温度や塩濃度によって凝集する性質があり、このことによりそれまで分散状態で磁場によって影響を受けない直径100 nmのビーズが凝集することにより500 nm以上に凝集する。このため、熱的なブラウン運動に打ち勝ち重力を含む外場(磁場)により運動するようになる。今回、この温度感受性ゲル磁性ナノビーズをリポソームに封入し、温度依存的環境下でリポソームの運動を観察した。4℃でこのリポソームは外場(磁場)に応じて移動することが確認された。そこで、膜に穴をあける抗菌ペプチドを用いて高濃度の外液の塩をリポソーム内に流入させることで、温度感受性ゲル磁性ナノビーズを凝集させることを試みた。しかし、浸透圧によるリポソームの不安定性が新たな課題となることが分かった。そこで、塩イオンより大きな蛍光分子等を流入することができるような新規の抗菌ペプチドを創製するためのスクリーニングシステムの開発を行い、実際にフルオロセインを流入させることを指標とした選択を行った。その結果、複数の候補ペプチドの取得に成功し、これについて農工大の川野准教授との共同研究を進めている。リポソームの応用を考えるとその表面に任意のタンパク質を固定化することは、薬物送達(DDS)技術として極めて重要である。本研究の応用的な出口として次世代抗体のようなタンパク質を本研究で得られたペプチドを用いて固定化する方法についても検討した。その結果、LB-1ペプチドをタンパク質のC末端に連結することで、リポソームと混合するだけでタンパク質がリポソーム上に固定化することができることを示した。今後、様々な応用が期待されると考えている。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Enhanced mRNA-protein fusion efficiency of a single-domain antibody by selection of mRNA display with additional random sequences in the terminal translated regions2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Takahashi, Masato Sunohara, Takuya Terai, Shigefumi Kumachi and Naoto Nemoto
    • 雑誌名

      Biophysics and Physicobiology

      巻: 14 ページ: 23-28

    • DOI

      10.2142/biophysico.14.0_23

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] In vitro Selection of Random Peptides against Artificial Lipid Bilayers: A Potential Tool to Immobilize Molecules on Membranes2017

    • 著者名/発表者名
      Shota Kobayashi, Takuya Terai, Yuki Yoshikawa, Ryoya Ohkawa, Mika Ebihara, Masahito Hayashi, Kingo Takiguchi, and Naoto Nemoto
    • 雑誌名

      Chem Commun (Camb)

      巻: 53 ページ: 3458-3461

    • DOI

      10.1039/C7CC00099E

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] An RNA Binding Peptide Consisting of Four Types of Amino Acid by in Vitro Selection Using cDNA Display2016

    • 著者名/発表者名
      Shigefumi Kumachi, Yuzuru Husimi, and Naoto Nemoto
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 1 ページ: 52-57

    • DOI

      10.1021/acsomega.6b00015

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 膜穿孔タンパク質と熱応答磁性ナノ粒子による環境感応型リポソーム駆動システムの構築2016

    • 著者名/発表者名
      根本直人
    • 雑誌名

      Molecular Robotics Research Group. Newsletter

      巻: 17 ページ: 14

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] cDNAディスプレイによる機能性ペプチドアプタマーの創生2016

    • 著者名/発表者名
      根本直人
    • 雑誌名

      日本生物工学会誌

      巻: 94 ページ: 481-484

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 試験管内進化を加速するcDNA display システム2016

    • 著者名/発表者名
      熊地重文、根本直人
    • 雑誌名

      酵素工学ニュース

      巻: 76 ページ: 21-25

    • 査読あり
  • [学会発表] ハイスループット淘汰技術を用いた配列空間探査による新機能分子(ネオバイオ分子)の創製2016

    • 著者名/発表者名
      根本 直人
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-11-30 – 2016-12-02
  • [学会発表] リポソームとFACSを用いたSELEX法によるRNAアプタマーのハイスループットスクリーニング2016

    • 著者名/発表者名
      松川 優太,熊地 重文,蛯原 三華,濱田 枝里,中井 淳一,根本 直人
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-11-30 – 2016-12-02
  • [学会発表] リポソームへの簡易なタンパク質固定化のためのリポソーム結合ペプチド配列2016

    • 著者名/発表者名
      大川 僚也,根本 直人,小林 省太,宮嶋 俊樹
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-11-30 – 2016-12-02
  • [学会発表] FACSを用いたペプチドアプタマーの高速スクリーニングシステムの開発2016

    • 著者名/発表者名
      濱田 枝里,熊地 重文,松川 優太,蛯原 三華,中井 淳一,藤本 健造,根本 直人
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-11-30 – 2016-12-02
  • [学会発表] Magnetically-driven moving liposomes that sense environmental information2016

    • 著者名/発表者名
      Mika Ebihara, Taro Toyota, Naoto Nemoto
    • 学会等名
      第54回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2016-11-24 – 2016-11-26
  • [学会発表] cDNA display method and its applications for the in vitro selection of functional peptides2016

    • 著者名/発表者名
      根本 直人
    • 学会等名
      第68回日本生物工学会大会
    • 発表場所
      富山国際会議場(富山県富山市)
    • 年月日
      2016-09-26 – 2016-09-28
    • 国際学会 / 招待講演
  • [産業財産権] 非天然アミノ酸含有ペプチドライブラリ2016

    • 発明者名
      根本直人、照井直樹
    • 権利者名
      埼玉大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2016-115257
    • 出願年月日
      2016-06-09

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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