東京工業大学の瀧ノ上正浩准教授らの研究グループは、DNAオリガミで作製したDNAナノプレートによって細胞膜を模倣した、人工細胞の開発に世界で初めて成功した。今回の成果は東北大学、東京農工大学、東京大学、京都大学との共同研究による。

 これまで、細胞膜を模倣した人工的な膜を持つ人工細胞(微小カプセル。細胞膜と同じ成分の脂質分子で覆われたものが一般的)の構築が試みられているが、細胞膜のような機能のある膜を設計・作製することは困難であった。その実現には、性質や機能を自在に設計可能な物質を材料とするコロイド粒子を用いる必要があった。

 研究グループは、生体高分子であるDNAを素材とするDNAオリガミ(長い1本鎖DNAと多数の短い1本鎖DNAを織り込んだ二次元・三次元のDNAナノ構造体)により、疎水性と親水性の両方を持つ両親媒性のDNAナノ構造体(DNAナノプレート)を設計・作製した。このDNAナノプレートを一種のナノサイズのコロイド粒子として用いて、油中水滴を覆う膜を形成させ、微小なカプセルを実現した。さらに、DNAナノプレートにナノサイズの孔を開けることで、微小カプセル間でイオンを輸送可能にし、細胞膜のイオンチャネルのような機能を実現することに成功した。

 今回の研究成果である微小カプセル技術は、膜の性質と機能をDNAの塩基配列から自在に設計できるという利点を活かして、細胞の個々の機能をコンピュータソフトウェアのようにインストールできる技術となり得る。今後は、分子センサーや分子コンピュータによる感覚や知能を持った分子ロボットや、生命科学の工学的研究、薬剤送達等の医薬研究への応用が期待される。

論文情報:【Angewandte Chemie International Edition】DNA Origami Nanoplate‐Based Emulsion with Nanopore Function

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大学ジャーナルオンライン編集部

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