東北大学研究者紹介

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クリス　ミノル

栗栖　実

Minoru Kurisu

所属

大学院理学研究科　物理学専攻　領域横断物理学講座（生物物理分野）

職名

助教

学位

博士（理学）（東北大学）
修士（理学）（東北大学）

researchmap

https://researchmap.jp/minoru_kurisu

J-GLOBAL ID

202201009919238443

e-Rad 研究者番号

00963943

ORCID

https://orcid.org/0000-0001-5864-320X

経歴 4

2022年4月～ 2026年3月

東北大学　大学院理学研究科物理学専攻　助教
2021年4月～ 2022年3月

日本学術振興会特別研究員DC2 (東北大学理学研究科物理学専攻)
2019年7月～ 2019年9月

Academic Guest, ETH Zürich Department of Materials
2018年10月～ 2018年12月

Visiting Student, ETH Zürich Department of Materials

学歴 2

東北大学　大学院理学研究科　物理学専攻

2017年4月～ 2022年3月
東北大学　理学部　物理学科

2013年4月～ 2017年3月

委員歴 2

生命の起源・アストロバイオロジー学会　運営委員（広報・ニュースレター担当）

2023年4月～継続中
日本生物物理学会　分野別専門委員（E-02 非平衡・自己組織化）

2021年1月～ 2022年12月

所属学協会 4

生命の起原および進化学会

2022年4月～継続中
「細胞を創る」研究会

2019年9月～継続中
日本生物物理学会

2019年4月～継続中
日本物理学会

2017年3月～継続中

研究キーワード 6

両親媒性分子
人工細胞
ベシクル
プロトセル
生物物理
ソフトマター

研究分野 1

自然科学一般 / 生物物理、化学物理、ソフトマターの物理 /

受賞 8

IUPAB award

2023年11月　国際純粋・応用生物物理学連合 (IUPAB)
若手奨励賞

2023年11月　日本生物物理学会
学生優秀発表賞

2022年3月　第46回生命の起原および進化学会学術講演会　ベシクルの自己生産: 人工的なミニマルセルのデザイン
物理学専攻賞(博士)

2022年2月　東北大学理学研究科　Recursive Vesicle Reproduction System Coupled with Enzymatic Cascade Reactions: Toward Synthetic Minimal Cell
学生発表賞

2021年11月　第59回日本生物物理学会年会　鋳型重合と連携したベシクルの自己生産サイクル：自律的なプロトセルの構築を目指して
Poster Award

2020年11月　The 4th Symposium for The Core Research Cluster for Materials Science and the 3rd Symposium on International Joint Graduate Program in Materials Science
学生発表賞

2020年9月　第58回日本生物物理学会年会　膜面上の高分子合成と連携した持続的なベシクルの自己生産
Best Poster Award

2020年2月　The 3rd Symposium for The Core Research Clusters for Materials Science and Spintronics

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論文 10

Osmotic spawning vesicle 査読有り

Minoru Kurisu, Masayuki Imai

Soft Matter　20　(45)　8976-8989　2024年9月
出版者・発行元： Royal Society of Chemistry (RSC)
DOI： 10.1039/d4sm00915k 　

ISSN：1744-683X

eISSN：1744-6848

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We discovered a novel division mechanism of vesicles. This simple and highly productive system will provide proliferation ability to existing and future microcompartment systems, simply by selecting suitable membrane compositions and osmolytes.
Concepts of a synthetic minimal cell: Information molecules, metabolic pathways, and vesicle reproduction 招待有り査読有り

Minoru Kurisu, Masayuki Imai

Biophysics and Physicobiology　24　(1)　e210002　2024年1月
出版者・発行元： Biophysical Society of Japan
DOI： 10.2142/biophysico.bppb-v21.0002 　

eISSN：2189-4779
Synthetic minimal cell with artificial metabolic pathways 査読有り

Minoru Kurisu, Peter Walde, Masayuki Imai

Artificial Life Conference Proceedings (MIT Press)　isal_a_00610　25　2023年7月

DOI： 10.1162/isal_a_00610 　
ベシクルから迫る細胞システムの起源招待有り査読有り

実栗栖, 正幸今井

Viva Origino　51　(2)　3　2023年4月1日

DOI： 10.50968/vivaorigino.51_3 　

ISSN：0910-4003 1346-6933
Synthesising a minimal cell with artificial metabolic pathways 査読有り

Minoru Kurisu, Ryosuke Katayama, Yuka Sakuma, Toshihiro Kawakatsu, Peter Walde, Masayuki Imai

Communications Chemistry　6　(1)　56　2023年3月28日
出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC
DOI： 10.1038/s42004-023-00856-y 　

eISSN：2399-3669

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Abstract A “synthetic minimal cell” is considered here as a cell-like artificial vesicle reproduction system in which a chemical and physico-chemical transformation network is regulated by information polymers. Here we synthesise such a minimal cell consisting of three units: energy production, information polymer synthesis, and vesicle reproduction. Supplied ingredients are converted to energy currencies which trigger the synthesis of an information polymer, where the vesicle membrane plays the role of a template. The information polymer promotes membrane growth. By tuning the membrane composition and permeability to osmolytes, the growing vesicles show recursive reproduction over several generations. Our “synthetic minimal cell” greatly simplifies the scheme of contemporary living cells while keeping their essence. The chemical pathways and the vesicle reproduction pathways are well described by kinetic equations and by applying the membrane elasticity model, respectively. This study provides new insights to better understand the differences and similarities between non-living forms of matter and life.
From vesicles toward protocells and minimal cells 招待有り査読有り

Masayuki Imai, Yuka Sakuma, Minoru Kurisu, Peter Walde

Soft Matter　18　4823-4849　2022年6月
出版者・発行元： Royal Society of Chemistry ({RSC})
DOI： 10.1039/D1SM01695D 　

ISSN：1744-683X

eISSN：1744-6848

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In contrast to ordinary condensed matter systems, “living systems” are unique. They are based on molecular compartments that reproduce themselves through (i) an uptake of ingredients and energy from the...
Recursive vesicle reproduction system coupled with enzymatic cascade reactions: Toward synthetic minimal cell

Minoru Kurisu

PhD Thesis　2022年2月
情報高分子の連携によるベシクルの成長と分裂招待有り査読有り

栗栖実, Peter Walde, 今井正幸

生物物理　61　(6)　378-381　2021年11月
出版者・発行元：
DOI： 10.2142/biophys.61.378 　

ISSN：0582-4052

eISSN：1347-4219
Application of an enzymatic cascade reaction for the synthesis of the emeraldine salt form of polyaniline 査読有り

Minoru Kurisu, Reinhard Kissner, Masayuki Imai, Peter Walde

Chemical Papers　75　(10)　5071-5085　2021年10月13日
出版者・発行元： Springer Science and Business Media {LLC}
DOI： 10.1007/s11696-021-01620-z 　

ISSN：0366-6352

eISSN：2585-7290

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<title>Abstract</title>The synthesis of the emeraldine salt form of polyaniline (PANI-ES) from aniline with <italic>Aspergillus</italic> sp. glucose oxidase (GOD), <sc>d</sc>-glucose, dissolved O₂, and horseradish peroxidase isoenzyme C (HRPC) in the presence of large unilamellar vesicles of AOT (sodium bis-(2-ethylhexyl)sulfosuccinate) as templates at pH = 4.3 and <italic>T</italic> ~ 25 °C was investigated in a systematic way. In this cascade reaction mixture, the oxidation of aniline is catalyzed by HRPC with H₂O₂ that is formed in situ as byproduct of the GOD-catalyzed oxidation of <sc>d</sc>-glucose with O₂. Under the elaborated experimental conditions which we considered ideal, the formation of PANI-ES products is evident, as judged by UV/Vis/NIR and EPR measurements. Comparison was made with a reference reaction, which was run under similar conditions with added H₂O₂ instead of GOD and <sc>d</sc>-glucose. Although the reference reaction was found to be superior, with the cascade reaction, PANI-ES products can still be obtained with high aniline conversion (> 90%) within 24 h as stable dark green PANI-ES/AOT vesicle dispersion. Our results show that the in situ formation of H₂O₂ does not prevent the inactivation of HRPC known to occur in the reference reaction. Moreover, the GOD used in the cascade reaction is inactivated as well by polymerization intermediates.
Reproduction of vesicles coupled with a vesicle surface-confined enzymatic polymerisation 国際誌査読有り

Minoru Kurisu, Harutaka Aoki, Takehiro Jimbo, Yuka Sakuma, Masayuki Imai, Sandra Serrano-Luginbühl, Peter Walde

Communications Chemistry　2　(117)　1-10　2019年10月11日
出版者・発行元： Springer Science and Business Media {LLC}
DOI： 10.1038/s42004-019-0218-0 　

ISSN：2399-3669

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講演・口頭発表等 19

溶質分子の非対称な膜透過が駆動するベシクルの自発的大量分裂の発見

栗栖実, 今井正幸

日本物理学会 2025年春季大会　2025年3月20日
透圧が駆動する脂質膜ベシクルの出芽型分裂現象の発見

栗栖実

2024年度日本生物物理学会北海道支部－東北支部合同例会　2025年2月21日
浸透圧下におけるベシクルの自発的大量分裂

栗栖実

ソフトマター若手研究会　2024年11月9日
自己生産する人工細胞系のボトムアップ構築：化学反応系と膜弾性モデル招待有り

栗栖実

東京大学生物普遍性研究機構生物普遍性セミナー（共催学術変革領域(A) 超越分子システム）　2024年8月8日
膜成長と分裂を実現する単純なベシクル系の探索：膜から探るプロトセル

栗栖実, 馬場晶子, 今井正幸

第48回生命の起原および進化学会学術講演会　2024年3月29日
分裂可能な原始細胞膜の分子組成探索招待有り

栗栖実

第12回宇宙における生命ワークショップ　2024年2月17日
Reproduction of a synthetic minimal cell: An experimental approach connecting matter and cell 招待有り

栗栖実, Peter Walde, 今井正幸

日本生物物理学会第61回年会　2023年11月14日
自己生産する人工細胞の設計：酵素反応・重合反応・膜弾性モデル招待有り

栗栖実

第38回中国四国地区高分子若手研究会　2023年11月1日
物質と細胞を人工のベシクル自己生産系で繋ぐ招待有り

栗栖実

生命の起原および進化学会夏の学校　2023年9月4日
Synthesizing a minimal cell with artificial metabolic pathways

Minoru Kurisu, Peter Walde, Masayuki Imai

Statphys 28　2023年8月11日
Synthetic minimal cells as a physical model of protocells

Minoru Kurisu, Peter Walde, Masayuki Imai

Origins 2023　2023年8月3日
Synthetic minimal cell with artificial metabolic pathways

Minoru Kurisu, Peter Walde, Masayuki Imai

ALIFE 2023　2023年7月28日
自己生産するマイクロ膜コンパートメント招待有り

栗栖実

CHEMINAS47 (化学とマイクロ・ナノシステム学会第47回研究会)　2023年5月14日
Synthesizing a minimal cell with artificial metabolic pathways

Minoru Kurisu, Peter Walde, Masayuki Imai

生命の起原および進化学会第47回学術講演会　2023年3月28日
ベシクルの自己生産: 人工的なミニマルセルのデザイン

栗栖実, Peter Walde, 今井正幸

第46回生命の起原および進化学会学術講演会　2022年3月22日
Reproduction cycles of vesicle coupled with template polymerization: toward autonomous synthetic protocell.

Minoru Kurisu, Ryosuke Katayama, Yuka Sakuma, Peter Walde, Masayuki Imai

第59回日本生物物理学会年会　2021年11月26日
Sustainable reproduction of vesicles coupled with surface confined template polymerization 招待有り

Minoru Kurisu

The 4th Symposium for The Core Research Cluster for Materials Science and the 3rd Symposium on International Joint Graduate Program in Materials Science　2020年11月16日
Sustainable reproduction of vesicles coupled with surface confined template polymerization 招待有り

Minoru Kurisu

From Soft Matter to Protocell 2020　2020年10月29日
ベシクルと情報高分子の連携による自己複製システム

栗栖実, 青木春隆, 佐久間由香, 今井正幸, Sandra Luginbühl, Peter Walde

日本物理学会2018年春季大会　2018年3月23日

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共同研究・競争的資金等の研究課題 6

進化する自己生産ミニマルセル：人工生命システムに向けて

今井正幸, 栗栖実, 川勝年洋, 佐久間由香, 浦上直人

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

研究機関：Tohoku University

2023年4月1日～ 2026年3月31日
膨張・分裂する次世代マイクロ膜小胞の創出

栗栖実

提供機関：Japan Science and Technology Agency

制度名：JST Strategic Basic Research Programs ACT-X

研究機関：Tohoku University

2023年10月～ 2026年3月
ベシクルからミニマルセルへの道：代謝・自己生産・進化

栗栖実

2023年4月～ 2026年3月
原始細胞分裂に着目した生命痕跡の解析方法の提案

栗栖実

2023年4月～ 2024年3月
自己生産し進化するミニマルセルの構築：物質と生命を繋ぐソフトマターの組織化原理

栗栖実

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

研究種目：Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

研究機関：Tohoku University

2022年8月～ 2024年3月
ミニマルセルの創成に基づく分子集合系と生命を繋ぐ組織化現象の解明

栗栖実

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for JSPS Fellows

研究種目：Grant-in-Aid for JSPS Fellows

研究機関：Tohoku University

2021年4月～ 2023年3月

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私は単純な分子集合系から複雑な生命システムを繋ぐ組織化原理の理解に向けて、両者を橋渡しするミニマルセルとよばれる生命のモデル実験系の研究に取り組んだ。ミニマルセルとは生命にとって本質的と思われる自己生産などの機能を単純な分子集合系を用いて最小限の形で再現する分子システムである。本年度、私はまず研究実施計画に従いミニマルセル系の情報高分子として採用したPANI-ES(エメラルジン塩型ポリアニリン)のラマンスペクトルによる評価に取り組み、モデル細胞膜であるベシクルの膜表面にPANI-ES構造が局在することをマイクロラマンマッピング測定により明らかにした。これは私が従来の取り組みの中で実現してきたベシクルの膜成長系について、膜表面に局在したベシクルの情報高分子 PANI-ESが膜外からの膜分子の取り込みを促進させることでベシクルが成長するという仮説を裏付ける結果となった。そしてラマン顕微鏡によるPANI-ES構造の分布の観測と、位相差顕微鏡によるベシクルの形状変化の観測を連携させ、膜面上で情報高分子PANI-ESとカップルしながら成長・分裂して自己生産する人工ミニマルセル系の構築に成功した。また理論面では、情報高分子PANI-ESの合成過程と膜分子の取り込み過程について、まず実際の化学反応ネットワークの本質的な特徴を5つのモデル反応式へと縮約した。そしてそれらの反応速度式を導出し、反応ネットワークの構成要素濃度の時間変化について記述することで、ミニマルセルの情報高分子合成、膜成長、及び2つを連携させる各要素の時間発展を記述する数理モデルを構築した。この人工ミニマルセル系はソフトマター物理を基軸とした物理科学の立場から生命システムを考察しボトムアップな方法論で構築されたものであり、今後複雑な生命現象を物理学の立場から捉え直していくための足がかりとなることが期待される。

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メディア報道 1

自然に分裂する人工細胞

日経サイエンス2024年12月号

2024年10月

メディア報道種別: 新聞・雑誌