階層的人工多細胞システムの反応ダイナミクス解析

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本研究では、ベシクル型コロイドナノ粒子を階層的に集積した人工多細胞システムを固液界面に構築し、人工細胞間の反応ダイナミクスを空間的ならびに時間的に解析することを目的とした。具体的には、ベシクル型コロイドナノ粒子として、われわれが独自に開発した有機-無機ナノハイブリッド「セラソーム」をはじめとする二分子膜ベシクルを用いて人工多細胞組織体を自己組織的に作製し、この極微空間における反応ダイナミクスを解析することで、生体関連コロイドナノ粒子界面の反応場特性について検討した。本年度に得られた成果は、以下のとおりである。1.人工多細胞システム構築のための機能因子の解明単細胞モデルとしての二分子膜ベシクルを用いて、人工多細胞システムを構築するための機能因子を明らかにした。すなわち、リン脂質、合成ペプチド脂質、セラソーム形成脂質などから形成される種々の二分子膜ベシクルについて、ベシクル構造の安定化因子と、ベシクルを集積するための膜間相互作用について系統的な評価を行い、人工多細胞システムに階層性を導入するための設計指針を提示することができた。2.人工多細胞システムの空間階層性と時間階層性の相関水中や基板上に形成された人工多細胞システムについて、それらの物理化学的特徴を空間階層性と時間階層性の両面から検討した。すなわち、ジェミニペプチド脂質などの各種の分子スイッチを組み込んだ二分子膜ベシクルを用いて構築した人工多細胞システムについて、形成された超構造の空間階層性を明らかにした。また、人工細胞上で進行する人工受容体と酵素間の多段階反応を詳細に解析することで時間階層性を評価して、空間階層性との相関について考察し、ベシクル型コロイドナノ粒子の界面が提供する極微空間の反応特性を明らかにした。