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Construction of innovative cellular carrier controllable with magnetic field for in vivo material transport

构建用于体内物质运输的磁场可控的创新细胞载体

基本信息

批准号：
22K18913
负责人：
新垣篤史
金额：
$ 4.08万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、細菌の遺伝子組換えによって細胞機能改変し、生体内物質輸送に利用する革新的な細胞型キャリアを構築することを目的としている。磁性細菌は、細胞の中に直鎖状に並んだ磁性ナノ粒子を合成し、鞭毛モーターにより水中を泳動する。したがって外部から磁場を加えることで、人為的に細胞の泳動方向を操作することが可能である。本研究では、研究代表者らが確立した遺伝子組換え技術を駆使して、磁性細菌の磁性ナノ粒子合成能と細胞膜組成を改変し、磁場への高い応答性と自発的な運動能を備えた細胞型キャリアの構築を目的としている。磁性細菌における磁気微粒子の合成プロセスには複数のタンパク質が関与しており、遺伝子から発現したタンパク質が順序立てて発現することで、連続的に磁性ナノ粒子合成が行われている。本年度は、磁性細菌の細胞の外から誘導剤を添加することによって、磁性ナノ粒子合成に関わる遺伝子の発現制御が可能な細胞の構築を行った。誘導剤の添加により制御可能なオペレーター配列をプロモーター部位に連結し、磁性ナノ粒子合成に関わる遺伝子オペロンの発現が制御可能な複数の細胞を作製した。また、磁性ナノ粒子合成に関わる遺伝子の発現についても確認を行い、誘導剤の添加量と添加タイミングの最適化を行った。磁性ナノ粒子の数とサイズの制御が可能なことを示し、これによって細胞の磁場応答性が向上することを確認した。また、磁性細菌の遺伝子組換えによる細胞膜組成の改変にも着手した。

The aim of this study is to improve the cellular function of bacteria and to construct novel cellular structures for the use of substance transport in vivo. Magnetic bacteria are locked in the middle of the cell, and magnetic particles are synthesized, flagellated, and swimming in water. It is possible to manipulate the swimming direction of artificial cells by adding an external magnetic field. This study aims to establish a new technology for the synthesis of magnetic particles, the change of cell membrane composition, the high responsiveness of magnetic fields, and the self-generation of kinetic energy for the preparation of cell types. The synthesis of magnetic particles by magnetic bacteria involves the synthesis of multiple magnetic particles, which are related to the formation of magnetic particles in sequence. This year, we have been working on the development of cell structures related to the induction of magnetic bacteria and the synthesis of magnetic particles. The addition of an inductive agent prevents the formation of a complex of molecules associated with the synthesis of magnetic particles, thereby preventing the formation of a complex of cells. For example, magnetic particle synthesis is related to the discovery of molecules, confirmation, addition of inducers, and optimization of molecules. The number of magnetic particles and the control of magnetic fields are possible, and the magnetic field response of cells is confirmed. The change of cell membrane composition of magnetic bacteria