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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Understanding of autophagy utilizing plasmon imaging and subcellular magnetic separation techniques

Research Project

Project/Area Number 26600053
Research InstitutionJapan Advanced Institute of Science and Technology

Principal Investigator

前之園 信也  北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (00323535)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywordsオートファジー / オートファゴソーム / 細胞小器官 / 磁気分離 / プラズモンイメージング / ハイブリッドナノ粒子
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、従来単離精製が困難であった細胞小器官を短時間に単離する新たな分離手法を提供することにある。細胞小器官の一般的な単離法には遠心分離があるが、長時間の超遠心工程が必要なためタンパク質の膜からの脱離や変性が問題となるほか、比重に差が無い異種の細胞小器官の分離は原理的に困難である。一方、磁気分離は、細胞やタンパク質の分離には従来から利用されている技術であるが、細胞小器官の磁気分離については報告例が極めて少ない。その主な原因の一つとして、従来の磁気ビーズは超常磁性酸化鉄からなるサブミクロンサイズの大きな粒子なので、ファゴサイトーシスのような特殊なエンドサイトーシス経路でしか細胞に取り込まれないため、細胞小器官の単離という観点からは汎用性がないことが挙げられる。
我々は、細胞小器官を高選択的に磁気分離する汎用的技術に必要な磁気ビーズの条件として、粒径30nm以下、長時間イメージングが可能、優れた磁気特性、高い表面機能化の自由度の4つを掲げ、これらの必要条件全てを満たす磁性-プラズモンハイブリッドナノ粒子を創製した。モデル小器官としてオートファゴソームを選択し、このハイブリッドナノ粒子を用いてオートファゴソームの磁気分離に挑戦した。
ハイブリッドナノ粒子の表面をポリ-L-リジンで被覆し、cos-1細胞にトランスフェクションした後、ナノ粒子の細胞内分布の培養時間依存性を調べたところ、ナノ粒子の局在が、初期エンドソーム、オートファゴソーム、オートリソソームへと移行する様子の可視化に成功した。オートファゴソームにナノ粒子が取り込まれた時点でホモジナイザーを用いて細胞膜のみを破砕して磁気分離を行い、磁気分画成分をウェスタンブロッティングしたところ、LC3-II(オートファゴソームマーカー)の濃縮が観察されたため、オートファゴソームの磁気分離に成功したことが確認された。

  • Research Products

    (23 results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results,  Invited: 4 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] University College London(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      University College London
  • [Int'l Joint Research] University of Bonn/Technical University of Munich/Physikalisch-Technische-Bundesanstalt(ドイツ)

    • Country Name
      GERMANY
    • Counterpart Institution
      University of Bonn/Technical University of Munich/Physikalisch-Technische-Bundesanstalt
  • [Int'l Joint Research] University of Zaragoza/Institute of Materials Science of Madrid/University of the Basque Country(スペイン)

    • Country Name
      SPAIN
    • Counterpart Institution
      University of Zaragoza/Institute of Materials Science of Madrid/University of the Basque Country
  • [Journal Article] AuFePt Ternary Homogeneous Alloy Nanoparticles with Magnetic and Plasmonic Properties2017

    • Author(s)
      Priyank Mohan, Mari Takahashi, Koichi Higashimine, Derrick Mott, and Shinya Maenosono
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 33 Pages: 1687-1694

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.6b04363

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Exchange Bias in Ag/FeCo/Ag Core/Shell/Shell Nanoparticles due to Partial Oxidation of FeCo Intermediate Shell2016

    • Author(s)
      Mari Takahashi, Priyank Mohan, Derrick Mott, and Shinya Maenosono
    • Journal Title

      J. Magn. Magn. Mater.

      Volume: 401 Pages: 339-344

    • DOI

      10.1016/j.jmmm.2015.10.050

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Transition of Exchange Bias from the Linear to Oscillatory Regime with the Progression of Surface Oxidation of Ag@FeCo@Ag Core@Shell@Shell Nanoparticles2016

    • Author(s)
      Mari Takahashi, Priyank Mohan, Koichi Higashimine, Derrick Mott, and Shinya Maenosono
    • Journal Title

      J. Appl. Phys.

      Volume: 120 Pages: 134301

    • DOI

      10.1063/1.4963343

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Designing of Magnetic-Plasmonic Ternary Metallic Nanoparticles2017

    • Author(s)
      Priyank Mohan, Mari Takahashi, Ryoichi Kitaura, Koichi Higashimine, Derrick Mott, and Shinya Maenosono
    • Organizer
      日本化学会第97春季年会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学日吉キャンパス, 神奈川県, 横浜市
    • Year and Date
      2017-03-16 – 2017-03-19
  • [Presentation] 磁性-プラズモンハイブリッドナノ粒子を用いたオートファゴソームの単離2017

    • Author(s)
      高橋 麻里, Priyank Mohan, 向井 康治朗, 武田 裕一, 松本 多圭夫, 松村 和明, 高倉 正博, 田口 友彦, 前之園 信也
    • Organizer
      日本化学会第97春季年会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学日吉キャンパス, 神奈川県, 横浜市
    • Year and Date
      2017-03-16 – 2017-03-19
  • [Presentation] Magnetic-Plasmonic Au@FeCo Core-Shell Nanoparticles for Next-Generation Biomedical Applications2016

    • Author(s)
      Ryoichi Kitaura, Mari Takahashi, Priyank Mohan, Derrick Mott, and Shinya Maenosono
    • Organizer
      The 2016 MRS Fall Meeting
    • Place of Presentation
      Boston, USA
    • Year and Date
      2016-11-27 – 2016-12-02
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Formation Mechanism of Ag@FeCo@Ag Core@Shell@Shell Nanoparticles: Fact is More Interesting than Fiction2016

    • Author(s)
      Mari Takahashi, Koichi Higashimine, Priyank Mohan, Derrick Mott, and Shinya Maenosono
    • Organizer
      The 2016 MRS Fall Meeting
    • Place of Presentation
      Boston, USA
    • Year and Date
      2016-11-27 – 2016-12-02
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 磁性ナノ粒子のバイオ医療分野での応用例2016

    • Author(s)
      前之園 信也
    • Organizer
      文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム「ナノ粒子と高分子を測る」セミナー
    • Place of Presentation
      東京国際交流館, 東京
    • Year and Date
      2016-11-21
    • Invited
  • [Presentation] 次世代医療技術へ向けた磁性-プラズモン複合Au@FeCoコアシェル型ナノ粒子2016

    • Author(s)
      北浦 諒一, 高橋 麻里, Priyank Mohan, Derrick Mott, 前之園 信也
    • Organizer
      第67回コロイドおよび界面化学討論会
    • Place of Presentation
      北海道教育大学旭川校, 北海道, 旭川市
    • Year and Date
      2016-09-22 – 2016-09-24
  • [Presentation] Ag@FeCo@Agコア@シェル@シェル型ナノ粒子における磁気交換バイアスとFeCoシェル酸化膜厚の相関について-線形領域から振動領域への転移2016

    • Author(s)
      高橋 麻里, Priyank Mohan, 東嶺 孝一, Derrick Mott, 前之園 信也
    • Organizer
      第67回コロイドおよび界面化学討論会
    • Place of Presentation
      北海道教育大学旭川校, 北海道, 旭川市
    • Year and Date
      2016-09-22 – 2016-09-24
  • [Presentation] バイオ医療分野でのセンシング応用を目的としたヘテロ構造ナノ粒子2016

    • Author(s)
      前之園 信也
    • Organizer
      ナノ粒子・構造応用研究会 第13回公開講演会
    • Place of Presentation
      日本化学会 化学会館, 東京
    • Year and Date
      2016-09-14
    • Invited
  • [Presentation] Electron Transfer as a Tool to Create Heterostructured Nanoscale Probes with Robust, Active, and Enhanced Sensing Properties and Functionality2016

    • Author(s)
      Derrick Mott, Anh T. N. Dao, Mari Takahashi, and Shinya Maenosono
    • Organizer
      ACS Fall 2016 National Meeting
    • Place of Presentation
      Pennsylvania Convention Center, Philadelphia, USA
    • Year and Date
      2016-08-21 – 2016-08-25
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] AuFePt Ternary Alloy Nanoparticles as a Novel Functional Magnetic-Plasmonic System2016

    • Author(s)
      Priyank Mohan, Mari Takahashi, Koichi Higashimine, Derrick Mott, and Shinya Maenosono
    • Organizer
      The 2nd International Conference on Polyol Mediated Synthesis (IC-PMS 2016)
    • Place of Presentation
      滋賀県立大学, 滋賀県, 彦根市
    • Year and Date
      2016-07-11 – 2016-07-13
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Formation Mechanism of Ag@FeCo@Ag Core@Shell@Shell Nanoparticles2016

    • Author(s)
      Mari Takahashi, Koichi Higashimine, Priyank Mohan, Derrick Mott, and Shinya Maenosono
    • Organizer
      The 2nd International Conference on Polyol Mediated Synthesis (IC-PMS 2016)
    • Place of Presentation
      滋賀県立大学, 滋賀県, 彦根市
    • Year and Date
      2016-07-11 – 2016-07-13
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Next-Generation Biomedical Magnetic Nanoprobes2016

    • Author(s)
      Shinya Maenosono
    • Organizer
      E-MRS 2016 Spring Meeting
    • Place of Presentation
      Lille, France
    • Year and Date
      2016-05-02 – 2016-05-06
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Exchange Bias in Ag@FeCo@Ag Core@Shell@Shell Hybrid Bioprobes due to Partial Oxidation of FeCo Intermediate Shell2016

    • Author(s)
      Mari Takahashi, Priyank Mohan, Derrick Mott, and Shinya Maenosono
    • Organizer
      E-MRS 2016 Spring Meeting
    • Place of Presentation
      Lille, France
    • Year and Date
      2016-05-02 – 2016-05-06
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Formation Mechanism of Ag@FeCo@Ag Core@Shell@Shell Nanoprobes Designed for Biomedical Separation/Imaging Applications2016

    • Author(s)
      Mari Takahashi, Koichi Higashimine, Priyank Mohan, Derrick Mott, and Shinya Maenosono
    • Organizer
      E-MRS 2016 Spring Meeting
    • Place of Presentation
      Lille, France
    • Year and Date
      2016-05-02 – 2016-05-06
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Magnetic-Plasmonic Hybrid Nanoprobes for Isolation of Intracellular Membrane Vesicles2016

    • Author(s)
      Mari Takahashi, Priyank Mohan, Koichi Higashimine, Akiko Nakade, Derrick Mott, Tsutomu Hamada, Kazuaki Matsumura, Tomohiko Taguchi, and Shinya Maenosono
    • Organizer
      E-MRS 2016 Spring Meeting
    • Place of Presentation
      Lille, France
    • Year and Date
      2016-05-02 – 2016-05-06
    • Int'l Joint Research
  • [Book] Magnetic Nanoparticles: From Fabrication to Clinical Applications 2nd Volume2017

    • Author(s)
      Mari Takahashi and Shinya Maenosono (分担執筆)
    • Total Pages
      印刷中
    • Publisher
      CRC Press/Taylor and Francis
  • [Remarks] Research Network Europe-Japan

    • URL

      http://www.network-nano.com/index.php?id=1

URL: 

Published: 2018-01-16   Modified: 2022-02-16  

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