環境応答ＤＮＡと脂質膜小胞の融合による動的な細胞型分子ロボットの設計と構築

环境响应DNA与脂膜囊泡融合动态细胞型分子机器人的设计与构建

• 批准号: 14J10002
• 负责人: 森田 雅宗
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (2016)Tokyo Institute of Technology (2014-2015)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J10002/
• 关键词: 分子ロボット; DNA; DNAゲル; ドロップレット; リポソーム; DNAナノ構造; 人工細胞システム; 細胞サイズリポソーム; DNAコンピューティング

本年度は，DNAによる細胞サイズ小胞型分子ロボットの核となるボディの構築と形成メカニズムの解明及び反応系とのカップリングによる分子ロボットへの動的機能の付与について研究を行った．DNAによる細胞サイズ小胞型分子ロボットのボディの構築は，ハイブリダイゼーションすることによってゲル化する３つ塩基配列が異なるDNAを正電荷脂質に被われた細胞サイズの油中水滴(脂質膜小胞)内に封入，油中水滴の界面においてDNAの動的な自己組織化によって形成される．この形成過程において，ハイブリダイゼーションのためのアニーリングにおける冷却速度を制御することで，中空構造のDNAスフィア，さらには DNAスフィア中にGap構造が見られるDNAスケルトンの2種類のボディを作製することに成功，構造形成を制御することにも成功した．構造形成のメカニズムについても，形成過程のリアルタイム観察と解析，シミュレーションを用いて明らかにした．また，DNAスケルトンに外部から刺激を加えることで，構造を保持したままサイズを収縮させることができることを見出し，ダイナミクスを操作することが可能であることを示した．現在，DNAの塩基配列中にRNAを転写できる配列を付与，反応系とのカップリングによる分子ロボットへの動的機能の付与についても進行中である．さらには，DNAナノテクノロジーの技術を応用して，DNAオリガミを用いた研究についても進行中である．今後，DNAの塩基配列等を様々に組み替えることで，センシング機能やアクチュエータ機能を有する小胞型DNA分子ロボットの開発に発展させたいと考えている。

This year, DNA is a cell-type molecule and a nuclear molecule is being constructed and formed. The explanation and explanation of the function of the reaction system とのカップリングによるmolecule ロボットへの and the research on the function of についてを行った. DNA による cell サイズ small cell molecule ロボットのボディのconstruct は, ハイブリダイゼーションすることによってゲル化する３つ塩综合がisoなるDNA Positively charged lipids are sealed in the water droplets (lipid membrane cells) in the oil of the cells, and the interface between the water droplets in the oil and the DNA moves and organizes itself to form the cells. The formation process of このおける Cooling speed control することで, hollow structure のDNA スフィア, さらにはDNAスフィア中にGap structureが见られるDNAスケルトンの2 typesのThe ボディをproduced the することに successfully, and the structure formed the をcontrol することにもsuccessfully. Tectonic formation processム観Observation and analysis, シミュレーションを用いて明らかにした．また, DNA スケルトンに external から stimulation をplus えることで, structure をmaintain したままサイズを contractionさせることができることを见出し, ダイナミクスをoperation することがpossible であることをshow した． Now, in the base arrangement of DNA, the RNA is given, and the reaction system is given. The functional transfer of the ップリングによるmolecule ロボットへのActivity is in progress.さらには, DNA ナノテクノロジーのTechnology を応して, DNA オリガミを いた research についても is in progress である. From now on, DNA base arrangement and other functional components will be replaced by functional components. The function of the エータをhas the small cell type DNA molecule ロボットの开発に発开癕せたいと考えている.

项目成果

Microfluidic synthesis of cell-sized liposomes for construction of artificial cells

用于构建人造细胞的细胞大小脂质体的微流体合成

• 发表时间: 2015
• 作者: Masamune Morita;Masahiro Takinoue
• 通讯作者: Masahiro Takinoue

液滴製造デバイス、液滴の製造方法、リポソームの製造方法、固定具及び液滴製造キット

液滴制造装置、液滴制造方法、脂质体制造方法、夹具以及液滴制造套件

• 发表时间: 2015

Synthesis of Monodisperse Micro-Droplets Controlled by Co-Flowing Liquid Streams in Glass-Capillary Based Microfluidic Device

基于玻璃毛细管的微流控装置中共流液流控制的单分散微滴的合成

• 发表时间: 2015
• 作者: Masamune Morita;Masahiro Takinoue.
• 通讯作者: Masahiro Takinoue.

人工細胞間コミュニケーションのためのマルチコンパートメントベシクルの作製

创建用于人工细胞间通讯的多室囊泡

• 发表时间: 2015
• 作者: Moe Kato;Tatsuo Oji and Tatsuya Unuma;加藤萌・大路樹生・鵜沼辰哉;森田雅宗
• 通讯作者: 森田雅宗

遠心式マイクロ流体デバイスによる均一サイズ人工細胞モデル膜小胞の作製

利用离心微流控装置制备尺寸均匀的人工细胞模型膜囊泡

• 发表时间: 2014
• 作者: 森田雅宗;尾上弘晃;柳澤実穂;藤原慶, 齊藤博英, 瀧ノ上正浩
• 通讯作者: 藤原慶, 齊藤博英, 瀧ノ上正浩