2026/07/29 更新

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タキノウエ マサヒロ
瀧ノ上 正浩
TAKINOUE MASAHIRO
所属
総合研究院 化学生命科学研究所 教授
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教授
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News & Topics

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News & Media

学位

  • 博士(理学) ( 2007年3月   東京大学 )

  • 修士(理学) ( 2004年3月   東京大学 )

  • 学士(理学) ( 2002年3月   東京大学 )

研究キーワード

  • マイクロ流体

  • 分子ロボティクス

  • DNAナノテクノロジー

  • ソフトマター

  • 相分離液滴・Smart Condensates

  • 非線形・非平衡系

  • 人工生命システム・人工細胞

  • 分子コンピューティング

  • 生物物理学

  • Artificial Liquid Intelligence

  • 化学的人工知能

研究分野

  • 自然科学一般 / 生物物理、化学物理、ソフトマターの物理

  • ナノテク・材料 / ナノマイクロシステム  / マイクロフルイディクス

  • ナノテク・材料 / ナノバイオサイエンス  / DNAナノテクノロジー

  • 情報通信 / 生命、健康、医療情報学  / DNAコンピュータ・分子コンピューティング

  • ライフサイエンス / 生物物理学

  • 情報通信 / ソフトコンピューティング

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経歴

  • 東京科学大学   化学生命科学研究所   教授

    2025年10月 - 現在

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    国名:日本国

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  • 東京科学大学   情報理工学院 情報工学系   教授 (兼任)

    2025年10月 - 現在

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    国名:日本国

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  • 東京科学大学   総合研究院 自律システム材料学研究センター   教授 (兼任)

    2024年10月 - 現在

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    国名:日本国

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  • 東京科学大学   生命理工学院 生命理工学系   教授 (兼任)

    2024年10月 - 現在

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    国名:日本国

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  • 東京科学大学   工学院 システム制御系   教授 (兼任)

    2024年10月 - 現在

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    国名:日本国

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  • 東京科学大学   情報理工学院 情報工学系   教授

    2024年10月 - 2025年9月

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    国名:日本国

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所属学協会

  • 「細胞を創る」研究会

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  • 応用物理学会

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  • 日本生物物理学会

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  • 化学とマイクロ・ナノシステム学会

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  • International Society for Nanoscale Science, Computation and Engineering (ISNSCE)

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  • CBI学会

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  • 日本分子生物学会

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  • 分子ロボティクス研究会

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論文

  • Expression of nano-engineered RNA organelles in bacteria 招待 査読

    Brian Ng, Catherine Fan, Milan Dordevic, Adam Knirsch, Layla Malouf, Giacomo Fabrini, Sabrina Pia Nuccio, Roger Rubio-Sánchez, Graham Christie, Masahiro Takinoue, Pietro Cicuta, Lorenzo Di Michele

    Nature Communications   17 ( 1 )   2026年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    Abstract

    Designing synthetic biomolecular condensates, or membraneless organelles, offers insights into the functions of their natural counterparts and is equally valuable for cellular and metabolic engineering. Choosing E. coli for its biotechnological relevance, we deploy RNA nanotechnology to design and express non-natural membraneless organelles in vivo. The designer condensates assemble co-transcriptionally from branched RNA motifs interacting via base-pairing. Exploiting binding selectivity, we express orthogonal, non-mixing condensates, and by embedding a protein-binding aptamer, we achieve selective protein recruitment. Condensates can be made to dissolve and reassemble upon thermal cycling, thereby reversibly releasing and re-capturing protein clients. The synthetic organelles are expressed robustly across the cell population and remain stable despite enzymatic RNA processing. Compared with existing solutions based on peptide building blocks or repetitive RNA sequences, these nanostructured RNA motifs enable algorithmic control over interactions, affinity for clients, and condensate microstructure, opening further directions in synthetic biology and biotechnology.

    DOI: 10.1038/s41467-026-69336-w

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    その他リンク: https://www.nature.com/articles/s41467-026-69336-w.pdf

  • DNA Condensates via Entanglement of String-like Structures Based on Anisotropic Nanotetrahedra

    Hong Xuan Chai, Kanta Kayanuma, Hiroaki Suzuki, Masahiro Takinoue

    JACS Au   2025年6月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society (ACS)  

    DOI: 10.1021/jacsau.5c00421

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  • Remote-controlled mechanical and directional motions of photoswitchable DNA condensates

    Hirotake Udono, Shin-ichiro M. Nomura, Masahiro Takinoue

    Nature Communications   16 ( 1 )   2025年5月

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    担当区分:責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    Abstract

    Membrane-free synthetic DNA-based condensates enable programmable control of dynamic behaviors as shown by phase-separated condensates in biological cells. We demonstrate remote-controlled microflow using photocontrollable state transitions of DNA condensates, assembled from multi-branched DNA nanostructures via sticky-end (SE) hybridization. Introducing azobenzene into SEs enables their photoswitchable binding affinity, which underlies photoreversible fluidity of the resulting condensates that transition between gel/liquid/dissociated states in a wavelength-dependent manner. Leveraging base-sequence programmability, spatially coupled orthogonal DNA condensates with divergent photoresponsive capabilities perform multi-modal mechanical actions that depend on azobenzene insertion sites in the SE, including switching flows radially expanding and converging under photoswitching. Localizing photoswitching within a DNA liquid condensate generates two distinct directional motions, whose contrasting morphology, direction, and lifetime are determined by switching frequency. Numerical simulations reveal its regulatory role in weight-adjusting energy-exchanging and energy-dissipative interactions between the photoirradiated and unirradiated domains.

    DOI: 10.1038/s41467-025-59100-x

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    その他リンク: https://www.nature.com/articles/s41467-025-59100-x

  • Electrochemiluminescence of [Ru(bpy)3]2+ with SYBR Green I: Mechanistic insights and implications for DNA detection 招待 査読

    Kaoru Hiramoto, Asuma Maeki, Masahiro Takinoue, Yusuke Sato, Hiroya Abe, Hitoshi Shiku, Kosuke Ino

    Electrochimica Acta   2026年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.electacta.2026.149474

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  • Non-diffusive slow heat dissipation induces high local temperature in living cells 招待 査読

    Masaharu Takarada, Ryo Shirakashi, Masahiro Takinoue, Motohiko Ishida, Masamune Morita, Hiroyuki Noji, Kazuhito V. Tabata, Takashi Funatsu, Kohki Okabe

    Nature Communications   17 ( 1 )   2026年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    Abstract

    Recently, intracellular thermometry has revealed temperature variations within cells. Although the biological significance of intracellular temperature change is recognized, the physical principles of intracellular temperature change remain a mystery. Here, we investigate intracellular heat transfer through intracellular temperature mapping using a fluorescent polymeric thermometer and high-speed fluorescence lifetime imaging microscopy. Through infrared laser irradiation-assisted heating, we track changes in temperature distribution to examine the mechanism of intracellular heat dissipation in comparison with heat conduction. Continuous heating induces the significantly slower relaxation of the average temperature of single cells compared with that of liposomes containing homogeneous aqueous solutions of comparable size; to the scale of seconds. We additionally elucidate that these phenomena are impacted by intracellular structures and molecules. Finally, we discover that this slow intracellular temperature relaxation originates from non-diffusive heat dissipation distinct from the conventional heat conduction model. Our results provide insights into the mechanisms of temperature variation in cells that are unresolved based on our current understanding, establishing a framework for understanding intracellular thermodynamics under non-equilibrium conditions.

    DOI: 10.1038/s41467-026-71878-y

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    その他リンク: https://www.nature.com/articles/s41467-026-71878-y

  • Conductive Fibers of Chitosan/DNA Interfacial Polyelectrolyte Complexation Incorporating Carbon Nanotubes 招待 査読

    Yoshinobu Utagawa, Masahiro Takinoue, Shin-ichiro M. Nomura, Yusuke Sato, Hiroaki Onoe, Toshinori Fujie, Hikaru Nakazawa, Mitsuo Umetsu, Hiroya Abe, Hitoshi Shiku, Kosuke Ino

    ACS Applied Materials & Interfaces   18 ( 15 )   22404 - 22413   2026年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society (ACS)  

    DOI: 10.1021/acsami.6c00347

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  • Semi‐Independent Control of Stability and Mobility in DNA Condensates 招待 査読

    Naoki Yoshida, Kei Goraku, Ryohei Furuichi, Mitsunori Takano, Yusuke Sato, Masahiro Takinoue

    ChemBioChem   2026年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1002/cbic.202500927

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  • A platform for the formation of uniform DNA condensate droplets using vibration-induced local vortices. 国際誌

    Zhitai Huang, Kanji Kaneko, Ryotaro Yoneyama, Tomoya Maruyama, Takeshi Hayakawa, Masahiro Takinoue, Hiroaki Suzuki

    Materials horizons   2025年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DNA condensate droplets (hereafter referred to as DNA condensates), which arise from specific interactions between sticky ends embedded in multi-arm DNA nanostructures, hold significant promise as programmable smart materials. However, from an engineering standpoint, the controlled preparation of DNA condensates with uniform size and a well-defined structure remains a major challenge due to the stochastic nature of the condensation process. This study presents a novel approach that employs vibration-induced local vortices (VILV) within a microfluidic platform to achieve spatial control over DNA condensate dimensions and enable their parallel generation. A key advantage of this platform is its ability to support direct observation and real-time tracking of structural morphology and dynamics. Through flow-field analysis of the VILV system, we demonstrate that uniform microvortices serve as semi-closed compartments, wherein DNA molecules confined within each vortex space rapidly aggregate and relax into uniform spherical condensate droplets. By modulating parameters such as DNA concentration and micropillar dimensions, the VILV platform not only enables systematic control of condensate size but also facilitates the construction of complex, multicomponent "patchy" condensates with consistent morphology. This platform provides a robust and scalable tool for studying liquid-liquid phase separation (LLPS) and offers broad potential for applications in the bottom-up synthesis of condensed molecular systems.

    DOI: 10.1039/d5mh01304f

    PubMed

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  • A platform for the formation of uniform DNA condensate droplets using vibration-induced local vortices

    Zhitai Huang, Kanji Kaneko, Ryotaro Yoneyama, Tomoya Maruyama, Takeshi Hayakawa, Masahiro Takinoue, Hiroaki Suzuki

    MATERIALS HORIZONS   2025年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1039/d5mh01304f

    Web of Science

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  • Investigating the effects of soil microstructures on bacterial growth via microfluidic channels and an agent-based model 招待 査読

    Manami Ito, Ayaka Itani, Ayaka Suwa, Emi Uenaka, Kazuma Sakoda, Satoshi Sasaki, Masayuki Yamamura, Norio Takeshita, Masahiro Takinoue

    Scientific Reports   2025年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    <jats:title>Abstract</jats:title>
    <jats:p>
    Soil is a suitable habitat for various microorganisms. These soil microorganisms establish complex social relationships and build biogeochemical cycles, such as carbon or nitrogen cycles, which synthesize plant nutrients and greenhouse gases. Clarifying microbial activities inside the soil is essential for agricultural and environmental fields. One of critical factors influencing bacterial activity in soil is the physical structure of the soil built by soil aggregates. The size distribution of soil aggregates widely ranges from µm to mm and creates pores with various sizes that act as pathways for air, water, and nutrients and affect microbial activities. Although it is known that pore size in soil is important for bacterial activity, how the pore size distribution affects bacterial activity remains unclear. The pore size distribution is considered to affect the movement of bacteria within the soil as well as that of air, water, and nutrients. Therefore, further investigation into the relationship between the size distribution of micrometer-sized pores in soil and the bacterial movement in micrometer space is required to understand bacterial activity in soil. In this study, we investigated the dependence of fractally distributed pore size distributions (from micrometers to millimeters) on bacterial activity, especially bacterial growth, using a polydimethylsiloxane culture device and numerical simulations. We fabricated a culture device with 2 μm depth with the pillars arranged fractally or periodically to represent soil particles and pore size distributions.
    <jats:italic>Escherichia coli</jats:italic>
    was cultured for 20 h in a culture device, and the results showed that final amount of
    <jats:italic>E. coli</jats:italic>
    was significantly higher in the device with the pillars arranged fractally than in the one with pillars arranged in an array. Bacterial growth was simulated in a two-dimensional space with pillars. The results also showed clear relationships among bacterial growth, movement, and pillar arrangement. Our findings provide insights into microbial activity inside complex physical structures such as soils.
    </jats:p>

    DOI: 10.1038/s41598-025-23995-9

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  • Antibody‐Functionalized DNA Hydrogels Recognize and Isolate Living Tumor Cells

    Laura Bourdon, Audrey Cochard, Yannick Tauran, Yoshinobu Sugitani, Yusuke Sato, Masahiro Takinoue, Hiroyuki Fujita, Teruo Fujii, Soo Hyeon Kim, Anthony J. Genot

    Advanced Materials Interfaces   2025年9月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley  

    Abstract

    DNA nanostar hydrogels are a novel class of biocompatible and programmable materials with promising applications as a cell matrix for tissue engineering or cancer diagnosis. Yet, precise isolation of specific cell types with these hydrogels has remained elusive without specific interaction between DNA and cell membrane. Here, a DNA nanostar hydrogel–based method is reported for cell isolation, achieved by interfacing living cells with the hydrogel via an antibody‐functionalized DNA motif. As a proof of concept, epithelial cell adhesion molecule (EpCAM)‐positive cells are isolated—a model of circulating tumor cells—whose separation from white blood cells is crucial for early cancer diagnosis. By optimizing the antibody‐DNA conjugate, a specific binding is achieved between target cells and the DNA gel, enabling the capture of up to 90% of cells. The cells are selectively enriched from a mixture of different cell types using parallelized and iterative capture. The cells recover by dissociating the gel using strand displacement, retain their viability and capacity to proliferate, which supports their future use for culture or analysis. This generalizable method allows coupling of any cell type to DNA gels —supporting future applications ranging from cancer research to recapitulate cellular tumor models in vitro or regenerative medicine to grow designer tissues.

    DOI: 10.1002/admi.202500619

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  • Synthetic nucleic-acid droplets: a bioprogramming platform for designer microliquids

    Hirotake Udono, Tomoya Maruyama, Nathan N. Evangelista, Naoki Yoshida, Yuta Aizaki, Kei Goraku, Kanta Takagi, Ryoya Hasegawa, Masahiro Takinoue

    Polymer Journal   2025年8月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1038/s41428-025-01050-8

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  • Controlled Formation of DNA Condensates as Model Nuclei in Monodisperse Giant Vesicles

    Ryotaro Yoneyama, Naoya Morikawa, Ryota Ushiyama, Tomoya Maruyama, Reiko Sato, Mamiko Tsugane, Masahiro Takinoue, Hiroaki Suzuki

    JACS Au   2025年6月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society (ACS)  

    DOI: 10.1021/jacsau.5c00568

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  • Intra- and Interbead Communications by an Anchored DNA Structure and Cascaded DNA Reactions

    Ibuki Kawamata, Satoru Yoshizawa, Keita Abe, Masahiro Takinoue, Shin-Ichiro M. Nomura, Satoshi Murata

    ACS Synthetic Biology   2025年3月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society (ACS)  

    DOI: 10.1021/acssynbio.4c00709

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  • Formation dynamics of patchy/Janus DNA condensates in monodisperse giant vesicles generated using microfluidics

    Ryotaro Yoneyama, Ryota Ushiyama, Tomoya Maruyama, Reiko Sato, Mamiko Tsugane, Masahiro Takinoue, Hiroaki Suzuki

    RSC Applied Interfaces   2025年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1039/D5LF00131E

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  • Rapid and High-Yielding Purification of DNA Self-Assembled Structures by Aqueous Two-Phase System. 国際誌

    Marcos K Masukawa, Masahiro Takinoue

    Methods in molecular biology (Clifton, N.J.)   2901   13 - 25   2025年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Aqueous two-phase systems (ATPS) of dextran and polyethylene glycol (PEG) enable the purification of DNA structures such as DNA origami and DNA nanotubes in times as short as 10 min. This method, which has recovery yields >90% for a typical DNA origami, owes its efficiency to the highly selective partition of the DNA structures in the dextran phase of these emulsions. This purification method is carried out in conditions that promote the structural stability of these structures, making it particularly suitable for DNA nanotechnology. In this protocol, we will describe the materials and methods for purifying DNA origami and quantifying the purification yield by agarose electrophoresis and image analysis.

    DOI: 10.1007/978-1-0716-4394-5_2

    PubMed

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受賞

  • 第12回Biophysics and Physicobiology Editors' Choice Award

    2025年9月   日本生物物理学会   “Pioneering artificial cell-like structures with DNA nanotechnologybased liquid-liquid phase separation”

    Yusuke Sato, Masahiro Takinoue

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 進化情報アセンブリによる生命機能の創出原理

    研究課題/領域番号:25H01360  2025年4月 - 2030年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  学術変革領域研究(A)

    小林 徹也, 川口 喬吾, 青木 一洋, 澤井 哲, 戸田 安香, 鈴木 誉保, 瀧ノ上 正浩, 斉藤 稔, 細田 一史, 杉村 薫, 梅津 大輝, 花井 亮

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    配分額:209300000円 ( 直接経費:161000000円 、 間接経費:48300000円 )

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  • 細胞内液滴のヘテロポリマー分子アセンブリの物理則と進化則の解明

    研究課題/領域番号:25H01361  2025年4月 - 2030年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  学術変革領域研究(A)

    川口 喬吾, 瀧ノ上 正浩

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    配分額:179140000円 ( 直接経費:137800000円 、 間接経費:41340000円 )

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  • 分子-ディジタル融合によるArtificial Liquid Intelligenceの創製

    研究課題/領域番号:24H00070  2024年4月 - 2029年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(S)

    瀧ノ上 正浩

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    配分額:205010000円 ( 直接経費:157700000円 、 間接経費:47310000円 )

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  • 人工細胞の持続的機能創発のためのエネルギー・ロジスティクスの構築 (Japan-UK SYNERGY)

    研究課題/領域番号:24019576  2024年 - 2029年

    科学技術振興機構  国際的な科学技術共同研究などの推進/先端国際共同研究推進事業/ASPIRE/共同公募(日英)

    瀧ノ上 正浩

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    人工細胞技術は、ヘルスケア、バイオ製造、環境修復に革命をもたらすと期待されているが、エネルギーの生成、変換、貯蔵に問題があり、長時間人工細胞の機能を持続できず、実用化を困難にしている。本課題Japan-UK SYNERGYでは、東京科学大学、インペリアル・カレッジ・ロンドン、ケンブリッジ大学のトップ研究チームを集結させ、人工細胞が(1)基質からATPを生産し、(2)分子電池にATPを貯蔵し、(3)熱や磁力をATPに変換する、エネルギー・ロジスティクス機能モジュールを開発する。長時間の機能持続性により社会への展開を可能にする。さらに相互研究訪問・国際研究会を含む広範な交流により、人工細胞技術の発展に加え、若手人材育成を通じた国際頭脳循環の機会を創出する。
    本課題は、恒久的国際研究ハブとして、来るべき人工細胞革命において日英が世界における主導的な役割を果たすことに貢献する。

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  • 分子回帰反応の創出による2次元半導体の自己電子機能化

    研究課題/領域番号:23H01798  2023年4月 - 2026年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    桐谷 乃輔, 瀧ノ上 正浩

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    配分額:19240000円 ( 直接経費:14800000円 、 間接経費:4440000円 )

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  • 分子回帰反応の創出による2次元半導体の自己電子機能化

    研究課題/領域番号:23K26491  2023年4月 - 2026年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    桐谷 乃輔, 瀧ノ上 正浩

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    配分額:19240000円 ( 直接経費:14800000円 、 間接経費:4440000円 )

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  • DNAの物性から理解するゲノムモダリティ

    研究課題/領域番号:20H05933  2020年11月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 学術変革領域研究(A)  学術変革領域研究(A)

    西山 朋子, 前島 一博, 岡田 由紀, 白髭 克彦, 瀧ノ上 正浩

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    配分額:83850000円 ( 直接経費:64500000円 、 間接経費:19350000円 )

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  • DNAナノスケールのモダリティ

    研究課題/領域番号:20H05935  2020年11月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 学術変革領域研究(A)  学術変革領域研究(A)

    瀧ノ上 正浩, 鈴木 宏明

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    配分額:127530000円 ( 直接経費:98100000円 、 間接経費:29430000円 )

    本研究の目的は、DNAが、ナノ情報を元に、細胞核スケールの微小空間で、いかにしてメゾ・マイクロスケールのマルチモーダルなゲノムDNAの構造・物性・機能(液-液相分離、分子内相分離、界面張力、粘弾性、体積相転移、非平衡性など)を発現するのか、そのソフトマター物理学的な起源は何かということを解明することである。研究代表者・瀧ノ上と分担者・鈴木は、細胞の環境を模擬した容器、ジャイアントリポソームを自在に作り出し、その中でのゲノムの挙動を調べるための技術開発を行った。今年度は、マイクロ流路を用いて、少量の溶液を再現性よく均一GUVに封入する技術を開発した。この技術を発展させて具体的なDNAナノ構造の形状や配列と物性の関係を探った。その結果、粘着末端配列、塩濃度、DNA濃度に依存して、リポソーム内でDNAゲルが生成する条件を見出した。また、浸透圧等の外部刺激でそれをコントロールする方法を見出した。また、研究代表者・瀧ノ上は、独自の技術であるDNA液滴を外部から入力した、がんマーカーのマイクロRNA(miRNA)(ナノメートルスケールの分子)の有無によって、相分離・分裂させる方法を構築した。すなわち、DNA液滴のもつメゾ・マイクロスケールの流体物性によって、環境のナノ分子のセンシングができることを示しており、ナノスケールの化学反応とメゾ・マイクロスケールの物理的な性質がカップルできることを示した。また、DNAナノプレート等の構造が、液-液相分離液滴の界面に集積する現象を発見し、A01-1班研究協力者の吉川らとともに、その物理的なメカニズムの探求とともに、ナノ物質のフィルトレーションに応用できることを示した。メカニズムとしては、枯渇効果が効いていると考えられ、細胞核内などの微小空間におけるDNA集合体の性質を調べる研究へ展開が可能であると考えている。

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  • プログラム可能な動的微粒子群「オートマター」の創成と展開

    研究課題/領域番号:20H05701  2020年8月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(S)  基盤研究(S)

    野村 慎一郎, 瀧ノ上 正浩, 清水 義宏, 大野 博久

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    配分額:195390000円 ( 直接経費:150300000円 、 間接経費:45090000円 )

    オートマター実現に向けた4つのサブテーマとその統合について以下のような進展があった。[サブテーマ1]自己複製溶液の構築を行うために、分担者・清水らのグループは巨大複合体のリボソームの自己組織化条件を探索している。これまでに報告したリボソーム小サブユニットに続いて、2種類のrRNAおよび33種類のリボソームタンパク質からなる大サブユニットに注目し、タンパク質合成活性を持つ構造を世界で初めて自己組織化させることに成功し報告した。[サブテーマ2]人工多細胞構造のプログラム可能性を実現するために、大野グループでは内部状態を時間的・空間的に制御する分子システムの開発に取り組んでいる。本年は特に空間制御システムとして、RNAを分子足場として特定の入力分子に応じた人工細胞内分子の空間配置制御を行うことを目指した。入力分子特異的な分子足場の形状変化を実現するため、リボスイッチやタンパク質結合RNAモチーフを組み込み、特定の入力分子によって形状変化を制御できる構造体を構築し論文準備中である。[サブテーマ3]人工多細胞の自動量産技術の確立を目指し、嵩高い脂質分子を用いることで全長がmm以上におよぶ人工多細胞構造が簡便かつ大量に得られること、さらにその調製操作が自動化できることを示した(論文採択済)。そしてサブテーマ1との連携で、内部でPUREタンパク質発現が可能であることを示し、「目で見て手で触れる」世界初の人工多細胞の例といえる。[サブテーマ4]オートマターの回路となる分子システムの外部操作可能性を求めて、瀧ノ上グループでは核酸を材料とした操作可能な機構を構築している。光応答性人工核酸を用いることで、分解・融合が制御可能なDNA液滴を実現した。これを電気信号に代わる外部刺激として研究を進め、報告した。以上の成果は、本課題が目指す自動微粒子群・オートマター実現に向けた重要な実績である。

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