光トランスフェクション法の開発

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本研究では、可視光に応答して脂質二分子膜を変形する分子機械を基盤とする遺伝子光導入法の開発を行う。2021年度では、人工的に構築したリポソームを用いたモデル実験を行った。可視光に応答して内側へ陥入する初めての分子機械の開発に成功した。開発した分子機械は2本足骨格から成り、光に応答して2本足が開く運動を示す。この運動により、膜内部での分子占有面積が拡大し、膜表面積を拡張すると考えられる。同一分子数から構成されるリポソームで膜表面積を広げることは、より多くの内部容積を確保することを可能にする。この物理的原理により、開発した光応答分子機械の運動（分子立体構造変化）によって、内側への膜変形が効率的に誘起されたと理解される。開発した分子機械はカチオン性のアンモニウム末端を有する。アニオン性高分子を加えると、膜に局在した分子機械と接着することが示された。ここに光を照射すると、接着したアニオン性高分子がリポソーム内へ輸送されることが確認された。核酸も、同様にアニオン性高分子であるため、この原理を利用して光によるリポソーム内部への輸送が可能になると期待され、その基盤成果を得ることができた。膜変形を誘導する分子機械の効率的な有機合成方法の確立に成功した。また、単結晶を作成し、結晶構造解析によって精密な立体構造の決定にも成功した。これらの基盤となる技術と情報は、本研究を今後進める上で重要な土台となる。