Project

Background

DNAナノテクノロジーの将来的な目標として、物質の輸送・放出を行うシステムの構築がある。このシステムにおいて、例えば薬品を放出するようにすれば直接細胞に作用するようなDDSが可能となる。また放出という点に着目すれば、神経に代表されるようなシグナル伝達システムの実現もできるだろう。このようなシステムの構築に向けて、輸送系、制御系、放出系などについて様々な基盤研究がおこなわれている。

Motivation

効果的な分子放出系を作るのに、放出する分子の量を制御することは重要である。また、狭い範囲で適切な場所に分子を運ぶことも不利な影響を避ける意味で重要である。もし反応の始まりのシグナルがとても限られた場所に放出されたとしたら、また、始まりのシグナルが分子の放出によって継続的に変換されたとしたら、この2つの大切なポイントは果たされるのではないか?これが私たちのプロジェクトのモチベーションである。
Controlling the quantity of molecular release is very important to develop effective release system.
Delivering drugs molecular at appropriate places which are usually very narrow spaces is another important point to avoid adverse effect.
If initial releasing signals are released at a very limited place, and if the signals continuously transduce the initial signals with releasing molecular, are the two important points fulfilled? This is the motivation of our project.

Project Goal

私たちのプロジェクトは連鎖反応的分子放出システム(チェーンリアクティブバースト)の構築を目指している。
Our project aims to construct a chain-reactive molecule-releasing system in a spontaneous manner like organisms.
If chain-reactive collapse of liposomes happens in a limited space, release of drugs inside liposomes is expected to be controlled around a limited space. Our chain-reactive burst system is a good one for doing this strategy.
Each liposome encapsulates trigger DNAs and ペイロード, and has aptamer DNAs in their outer surface.ペイロードとはある個所で必要とされる物質のことで、例えば薬や化学的なシグナルとなる物質が挙げられる。
Hybridizations of trigger DNAs and aptamer DNAs deform liposome rapidly, and consequently, the liposomes are destroyed. This destruction continuously occurs by releasing new trigger DNAs inside liposomes to disrupt neighbor liposomes. These processes achieve concentrated drug release. We call these processes as “Chain-reactive burst.”

しかし、HANABIが自然発生的にあちこちで起こるとペイロードが必要でない場所に放出されてしまう可能性がある。
そのため、このチェーンリアクティブバーストをペイロードが必要な場所で開始させるために、特定の条件を感知した後に反応(チェーンリアクティブバースト)が開始するようにした。具体的には特定の条件を感知できるリポソームを作製し、それが反応の一番初めのトリガーDNAを放出するようにした。
特定の条件の例としては温度やpH、光などがあるが、今回は「温度上昇」を反応開始の条件として設定した。

Methods

To develop the egg-type initiator, following experiments are needed. We plan to create the egg-type initiator by combining these sub-parts.

シグナルを感知するシステムを備えたチェーンリアクティブバーストを実現するために以下の実験が必要である。 (1) トリガーDNAとリポソームを破壊するアプタマーDNAの設計と構築 (2) 周辺のリポソームの破壊によって放出された新しいトリガーによりリポソームの破壊の連鎖が起こることの確認 (3) 温度上昇を感知して割れるリポソームの機能確認 To develop the chain-reactive burst, following experiments are needed.
(1) Design and construction of trigger DNA and aptamer DNA to cause collapse of liposomes.
(2) Confirm chain reaction of liposomal collapse by new triggers inside disrupt neighbor liposomes.
(3) Collapse of liposomes by temperature shift