藤原 慶 (フジワラ ケイ)

Fujiwara, Kei



理工学部 生命情報学科 (矢上)





プロフィール 【 表示 / 非表示

  • 生命の基本要素である細胞は、一度破壊し物質の集合体としてしまうと、現在の技術では細胞に戻すことはできません。なぜ戻せないのかを分子生物学的に明確にし、人工細胞工学により物質の集合体から“生きた”細胞を再構成する技術を確立することに挑戦しています。

経歴 【 表示 / 非表示

  • 2009年04月

    東京大学, 新領域創成科学研究科メディカルゲノム専攻, 日本学術振興会特別研究員PD

  • 2010年04月

    京都大学, 物質細胞統合システム拠点, 特定研究員

  • 2011年04月

    東北大学, 工学研究科機械系バイオロボティクス専攻, 日本学術振興会特別研究員PD

学歴 【 表示 / 非表示

  • 2004年04月

    東京大学, 農学生命科学研究科, 応用生命工学専攻

    大学院, 修了, 修士

  • 2006年04月

    東京大学, 新領域創成科学研究科, メディカルゲノム専攻

    大学院, 修了, 博士後期

学位 【 表示 / 非表示

  • 博士(生命科学), 東京大学, 課程, 2009年03月



研究分野 【 表示 / 非表示

  • システムゲノム科学

  • 分子生物学

  • 生物物理学

研究キーワード 【 表示 / 非表示

  • 人工細胞工学

  • 合成生物学

  • 微生物学

  • 無細胞生命科学


著書 【 表示 / 非表示

  • ペプチド医薬品のスクリーニング・安定化・製剤化技術

    須藤慧,藤原 慶, 土居信英, 技術情報協会, 2017年12月

    担当範囲: 1-4. mRNAディスプレイ法によるペプチドのスクリーニング

  • 人工細胞の創製とその応用

    藤原 慶, CMC出版, 2017年01月

    担当範囲: 「3-4. 無細胞システムによる生命システムの理解」の執筆

  • DNA分子デザインのすべて ~BIOMOD虎の巻

    藤原 慶, CBT学会eBOOK, 2016年04月

    担当範囲: p. 15-20, p. 33-34の執筆を担当



  • 「自然世界の高分子」

    田中 基彦、鴇田 昌之、柳澤 実穂、坂上 貴洋、藤原 慶, 吉岡書店, 2016年03月

    担当範囲: 9章から11章の翻訳を担当


    「Giant molecules」Alexander Y. Grosberg and Alexei R. Khokhlovの邦訳版(翻訳)

  • これだけ!生化学

    生化学若い研究者の会, 秀和システム, 2014年12月

    担当範囲: 編集、2章分担執筆

論文 【 表示 / 非表示

  • A dual system using compartmentalized partnered replication for selection of arsenic-responsive transcriptional regulator

    Seaim Lwin Aye, Kei Fujiwara, Nobuhide Doi

    The Journal of Biochemistry    mvy055 2018年06月

    研究論文(学術雑誌), 共著, 査読有り


    Engineering and design of genetic circuit in living cell is critical in accessing the beneficial application of synthetic biology. Directed evolution can avoid the complicated rational design of such circuit by screening or selecting functional circuit from non-functional one. Here, we proposed a positive–negative selection system for selecting a transcription factor that activates gene expression in response to arsenic in solution. First, we developed a whole cell biosensor for sensing arsenite in liquid using a regulator (ArsR) and a reporter (GFP), and evaluated its performance. Second, we developed a positive selection system for active ArsR using compartmentalized partnered replication that uses thermostable DNA polymerase as the reporter of activity. Third, we developed a negative selection system using sucrose-induced suicide gene SacB as the reporter for exclusion of inactive ArsR variants.

  • Engineering of DNA polymerase I from Thermus thermophilus using compartmentalized self-replication

    Aye Seaim Lwin, Fujiwara Kei, Ueki Asuka, Doi Nobuhide

    Biochemical and Biophysical Research Communications 499 ( 2 ) 170 - 176 2018年05月

    研究論文(学術雑誌), 共著, 査読有り,  ISSN  0006-291X


    <p>Although compartmentalized self-replication (CSR) and compartmentalized partnered replication (CPR) are powerful tools for directed evolution of proteins and gene circuits, limitations remain in the emulsion PCR process with the wild-type Taq DNA polymerase used so far, including long run times, low amounts of product, and false negative results due to inhibitors. In this study, we developed a high-efficiency mutant of DNA polymerase I from Thermus thermophilus HB27 (Tth pol) suited for CSR and CPR. We modified the wild-type Tth pol by (i) deletion of the N-terminal 5′ to 3′ exonuclease domain, (ii) fusion with the DNA-binding protein Sso7d, (iii) introduction of four known effective point mutations from other DNA polymerase mutants, and (iv) codon optimization to reduce the GC content. Consequently, we obtained a mutant that provides higher product yields than the conventional Taq pol without decreased fidelity. Next, we performed four rounds of CSR selection with a randomly mutated library of this modified Tth pol and obtained mutants that provide higher product yields in fewer cycles of emulsion PCR than the parent Tth pol as well as the conventional Taq pol.</p>

  • Increasing Elasticity through Changes in the Secondary Structure of Gelatin by Gelation in a Microsized Lipid Space

    Sakai Atsushi, Murayama Yoshihiro, Fujiwara Kei, Fujisawa Takahiro, Sasaki Saori, Kidoaki Satoru, Yanagisawa Miho

    ACS Central Science 4 ( 4 ) 477 - 483 2018年04月

    研究論文(学術雑誌), 共著, 査読有り,  ISSN  2374-7943


    <p>Even though microgels are used in a wide variety of applications, determining their mechanical properties has been elusive because of the difficulties in analysis. In this study, we investigated the surface elasticity of a spherical microgel of gelatin prepared inside a lipid droplet by using micropipet aspiration. We found that gelation inside a microdroplet covered with lipid membranes increased Young's modulus E toward a plateau value E∗ along with a decrease in gel size. In the case of 5.0 wt % gelatin gelled inside a microsized lipid space, the E∗ for small microgels with R ≤ 50 μm was 10-fold higher (35-39 kPa) than that for the bulk gel (∼3 kPa). Structural analysis using circular dichroism spectroscopy and a fluorescence indicator for ordered beta sheets demonstrated that the smaller microgels contained more beta sheets in the structure than the bulk gel. Our finding indicates that the confinement size of gelling polymers becomes a factor in the variation of elasticity of protein-based microgels via secondary structure changes.</p>

  • Single Micrometer-Sized Gels: Unique Mechanics and Characters for Applications.

    Yanagisawa Miho, Watanabe Chiho, Fujiwara Kei

    Gels (MDPI)  4 ( 2 ) 29 2018年03月

    研究論文(学術雑誌), 共著, 査読有り


    Microgels—small gels of submicron to micron size—are widely used in food, cosmetics and biomedical applications because of their biocompatibility and/or fast response to external environments. However, the properties of “single” microgels have not been characterized due to limitations in preparation technologies and measurement methods for single microgels with sizes in the multi-micrometer range. The synthesis of multiple shapes of single microgels and their characterization are important for further functionalization and application of gel-based materials. In this review, we explain the recent advancements in microgel fabrication and characterization methods for single microgels. The first topic discussed includes the self-assembly methods for single microgel fabrication using physical phenomena such as phase separation, interfacial wetting and buckling instability. The second topic deals with methods for analyzing the mechanics of single microgels and the differences between their mechanical characteristics and those of bulk gels. The recent progress in the fabrication and characterization of single microgels will bring important insights to the design and functionalization of gel-based materials.

  • Artificial Cell Fermentation as a Platform for Highly Efficient Cascade Conversion

    Fujiwara Kei, Adachi Takuma, Doi Nobuhide

    ACS Synthetic Biology 7 ( 2 ) 363 - 370 2018年02月

    研究論文(学術雑誌), 共著, 査読有り,  ISSN  2161-5063


    <p>Because of its high specificity and stereoselectivity, cascade reactions using enzymes have been attracting attention as a platform for chemical synthesis. However, the sensitivity of enzymes outside their optimum conditions and their rapid decrease of activity upon dilution are drawbacks of the system. In this study, we developed a system for cascade enzymatic conversion in bacteria-shaped liposomes formed by hypertonic treatment, and demonstrated that the system can overcome the drawbacks of the enzymatic cascade reactions in bulk. This system produced final products at a level equivalent to the maximum concentration of the bulk system (0.10 M, e.g., 4.6 g/L), and worked even under conditions where enzymes normally lose their function. Under diluted conditions, the conversion rate of the artificial cell system was remarkably higher than that in the bulk system. Our results indicate that artificial cells can behave as a platform to perform fermentative production like microorganisms.</p>

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KOARA(リポジトリ)収録論文等 【 表示 / 非表示

総説・解説等 【 表示 / 非表示

  • 細胞サイズ脂質膜小胞による”発酵”生産の可能性

    藤原 慶

    バイオサイエンスとインダストリー ((一財)バイオインダストリー協会)  76 ( 4 ) 302 - 303 2018年07月

    総説・解説(商業誌、新聞、ウェブメディア), 単著

  • DNA ナノテクノロジー コラム ”BIOMODへ参加しよう!”

    藤原 慶、多田隈尚史

    現代化学 (東京化学同人)   ( 11 ) 36 - 37 2016年10月

    総説・解説(商業誌、新聞、ウェブメディア), 共著

  • 高分子混雑効果を細胞モデル系から読み解く

    柳澤 実穂, 藤原 慶

    生物物理 (日本生物物理学会)  55 ( 5 ) 246 - 249 2015年09月

    総説・解説(学術雑誌), 共著

  • Reconstitution of intracellular environments in vitro and in artificial cells

    藤原 慶, 栁澤実穂, 野村 M. 慎一郎

    BIOPHYSICS (The Biophysics Society of Japan)  10   43 - 48 2014年08月

    総説・解説(学術雑誌), 共著

研究発表 【 表示 / 非表示

  • 細胞を創る:細胞分裂面決定機構の人工細胞内再構成

    藤原 慶

    第91回 日本生化学会大会 (京都国際会館) , 2018年09月, 口頭(招待・特別)

  • 細胞サイズの微小液滴表面におけるMinタンパク質波の特異的な振る舞い

    藤原 慶

    第69回コロイドおよび界面化学討論会 (筑波大学) , 2018年09月, 口頭(招待・特別)

  • 細胞を壊し、細胞を創る:創ることによる生命の理解

    藤原 慶

    第58回生物物理若手の会 夏の学校 (ぎふ長良川温泉パーク) , 2018年08月, 口頭(招待・特別)

  • A localization wave of proteins reconstituted in artificial cells with crowding environments

    藤原 慶

    第55回生物物理学会年会 (熊本大学) , 2017年09月, 口頭(招待・特別)

  • Behavior and characters of Min protein localization wave in cell-sized space

    藤原 慶

    アクティブマターの概念で繋ぐ生命機能の階層性 (グリーンピア大沼) , 2017年09月, 口頭(招待・特別)

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競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • 細胞サイズ空間における時空間パターン形成の物理:再構成実験と理論モデルによる解明


    文部科学省・日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 藤原 慶, 基盤研究(B), 補助金,  代表

  • 細胞サイズ空間特異的な分子夾雑効果の理解


    文部科学省・日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 藤原 慶, 新学術領域研究(研究領域提案型), 補助金,  代表

  • 分子夾雑が引き起こす生命システム動態転移の構成的な理解


    日本学術振興会, 科学研究費補助金(文部科学省・日本学術振興会), 藤原慶, 補助金,  代表

  • 冥王代における高分子濃度シナリオの検証


    科学研究費補助金(文部科学省・日本学術振興会), 藤原慶, 補助金,  代表

  • 細胞スケール閉鎖空間内における反応拡散波の物理


    科学研究費補助金(文部科学省・日本学術振興会), 補助金,  代表

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担当授業科目 【 表示 / 非表示

  • 自然科学実験


  • 生物統計学


  • 基礎生命実験


  • 卒業研究


  • 生命情報実験B


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担当経験のある授業科目 【 表示 / 非表示

  • 微生物学

    慶應義塾大学, 2018年度