細胞とリポソームの電場制御融合による耐凍結・乾燥性糖類の細胞膜輸送促進

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交付申請書に記載した計画と成果について,以下に示す.計画1:単一細胞と配列接触した細胞に対する電気的操作(誘電泳動と高電圧パルス印加)が細胞の膜電位や荷電状態に及ぼす影響を予測しうる数理モデルを構築する.ついで,モデルの妥当性を細胞の回転スペクトル測定実験と比較することで検証する.成果1:リポソームおよびJurkat細胞の電気物性を測定し,測定された特性を用いて,高電圧パルスを印加した時の電場分布や膜電位の時間変化が予測できる数理モデルを構築した.また,この計算より誘電泳動スペクトルを算出し,測定と矛盾しないことを示した.この成果は,学術論文および講演論文として投稿・査読中である.また,高電圧パルスを用いた二重膜の透過についても,考察を行い共同研究者らと論文としてまとめた.計画2:電気融合をより的確に観察するためパルス電場印加装置の一部を改良し,細胞-リポソームの融合とそれに引き続く凍結実験を試みる.特に昨年度までの実験では,電気融合を効率よく行わせる為には,誘導泳動による細胞-リポソームの形状の制御が重要であることが定性的にみられたので,細胞-リポソーム形状とパルス強度が融合率を,改良したパルス電場印加装置により定量的に測定し,計画1の数理モデルによる解析と比較することで,高効率電気融合に必要な条件を明らかにする.成果2:パルス印加装置の改良を行い,パルス長,パルス強度を変えて電気融合を効率を測定した.その結果,適切な長さと強度において最も融合率が高くなる条件を見いだすことができた.また,成果1の数理モデルを用いて,細胞とリポソームが誘電泳動により大変形・密接している状態でパルスを印加した時の電場分布や膜電位を予測した.これらの成果については,実験データの数が不十分であることから,論文として発表することは控えている.