光トランスフェクション法の開発

光转染方法的开发

基本信息

批准号：
21K19209
负责人：
村岡貴博
金额：
$ 4.16万
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：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K19209/
关键词：
トランスフェクション遺伝子導入膜変形ベシクル細胞膜

项目摘要

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。

在这项研究中，我们将开发一种基于分子机器的基因光转导方法，该分子机器可响应可见光使脂质双层膜变形。 2021年，我们利用人工构建的脂质体进行了模型实验。我们成功地开发了第一台能够响应可见光而向内内陷的分子机器。所开发的分子机器由两条腿的骨架组成，两条腿响应光线而张开。据认为，这种运动扩大了膜内分子占据的面积并扩大了膜表面积。用由相同数量的分子组成的脂质体扩大膜表面积，可以确保更多的内部体积。基于这一物理原理，可以理解，所开发的光响应分子机器的运动（分子构象变化）有效地诱导了向内的膜变形。所开发的分子机器具有阳离子铵末端。阴离子聚合物的添加显示出与膜中的局部分子机械结合。确认当此处照射光时，附着的阴离子聚合物被输送到脂质体中。由于核酸类似地是阴离子聚合物，因此预计可以利用这一原理利用光将它们转运到脂质体中，并且我们能够为此目的获得基本结果。我们已经成功建立了一种有效的诱导膜变形的分子机器有机合成方法。他们还创造了一种单晶体，并通过晶体结构分析成功确定了其精确的三维结构。这些基础技术和信息将成为未来推进这项研究的重要基础。