【本学研究者情報】

〇学際科学フロンティア研究所　新領域創成研究部　助教　佐藤佑介
研究室ウェブサイト

【発表のポイント】

• DNAを材料に細胞サイズのカプセル構造（DNAカプセル）の構築に成功
• DNAカプセルの表面には相分離現象で形成された様々な模様があり，形成される模様を変えられることを初めて実証
• DNAカプセルは酵素反応で分解することが可能
• 将来的には微小な環境で働く分子システム開発への貢献に期待

【概要】

細胞のようなマイクロ（100万分の1メートル）サイズの小さな機能的システムを作るためには，自己の内外を隔てる区画構造（カプセル構造）が重要です．従来の研究では，人工細胞膜がカプセル構造として用いられてきました．しかし，人工細胞膜を構成するリン脂質は，設計性に乏しいという弱点がありました．

東北大学　学際科学フロンティア研究所　佐藤佑介 助教，東京工業大学 情報理工学院 瀧ノ上正浩 准教授の研究グループは，情報分子DNAを人工的に設計することで，細胞サイズのカプセル構造「DNAカプセル」の構築に成功しました．DNAカプセルの表面には相分離現象で形成された"模様"（水玉やストライプ）があり，模様を利用してDNAカプセルの一部に望みの機能（分子計算機や分子駆動装置）を導入することなどが期待できます．また，研究グループは，DNAの塩基配列設計や混ぜる量などを変えることで，カプセル表面の模様を変えられることを初めて実証しました．さらに，人工細胞膜の裏側にDNAカプセルを形成したり，酵素によりDNAカプセルを分解できたりすることも示しました．これらの成果は，将来的に，薬剤送達システム（DDS）や医療用分子ロボットの開発，人工細胞の構築などへ寄与が期待できます．

この研究成果は米国化学会刊行の「JACS Au」誌のオンライン版で2021年11月29日に先行公開され， 2022年1月24日発行の第2巻1号に掲載される予定です。また同号の表紙（次ページ図1）に選ばれています．

図１：DNAカプセルのイメージ図．配列を人工的に設計したDNAで作られたナノメートル（10億分の1メートル）サイズの構造（図中青と緑色のY字型の構造）が互いに結合することで，DNAカプセルが作られる．DNAカプセルはその表面に様々な模様を持っており，DNAの配列設計や混ぜる比率などによって模様が変化する．DNAカプセルは，人工細胞膜の裏側に作ったり（図中左上），酵素で分解したり（図中上）することもできる．

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

東北大学　学際科学フロンティア研究所
助教　佐藤　佑介
TEL: 022-795-5849
E-mail: ysato*tohoku.ac.jp
（*を@に置き換えてください）

東北大学　学際科学フロンティア研究所
特任准教授　藤原　英明
TEL： 022-795-5259
E-mail: hideaki*fris.tohoku.ac.jp
（*を@に置き換えてください）