2016 Fiscal Year Annual Research Report
チャネル包埋脂質二分子膜に基づく人工活動電位の発現と薬物副作用評価チップへの応用
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15H03822
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
平野 愛弓 東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 教授 (80339241)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 英明 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (10552036)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | マイクロ・ナノデバイス / ナノバイオ / イオンチャネル / シリコンチップ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，human Ether-a-go-go Related Gene (hERG)チャネルを包埋した安定化脂質二分子膜に基づき，この膜中にさらにNaチャネルを包埋することにより，人工脂質二分子膜系における人工活動電位の発現と，人工活動電位に基づく新規薬物副作用評価法の創案を目指している．人工脂質二分子膜系においては，イオンチャネルの膜中への包埋確率が低いことが大きな課題であったが，初年度に我々は，遠心力を利用して膜近傍にチャネルタンパク質を濃縮することにより，チャネル包埋およびチャネル電流の記録効率を著しく向上できることを見出した（Biophys. J.(2016).）．2年目の平成28年度は，この高効率包埋法を用いて，hERGチャネルとNavチャネルの共包埋の検討について着手した．その一方で，本研究の人工活動電位に基づく薬物副作用評価と，これまでのhERGチャネル電流の抑制に基づく副作用評価とを効率的に比較するための１６ウェル型hERGチャネルアレイの構築についても最適化を進め，複数枚の膜からのhERGチャネル電流の同時計測に成功しており（投稿準備中），９６ウェル型high-throughput スクリーニング系の構築の基盤技術を蓄積している．また，この人工脂質二分子膜系の基盤となる膜安定性について，更なる膜強度の向上のためのシリコンチップの形状について精査し，縁部微細構造と脂質二分子膜の安定性との関係性について明らかにした（投稿準備中）．この他，人工活動電位発生のためのコントロールとして，神経細胞における人工活動電位の制御と計測についても検討し，２細胞から成る神経回路網の形成と，その活動電位の計測に成功した（Appl. Phys. Lett.(2016).）．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2年次における最大の検討項目であったイオンチャネルアレイ系の構築を達成し，複数の膜からのhERGチャネル電流の同時計測に成功している．また，基本構造となるシリコンチップ作製における課題であった作製歩留まりも大幅に向上しており，おおむね順調に進捗していると考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２８年度に構築した１６ウェル型イオンチャネルアレイ，および高歩留まり作製に成功した微細加工シリコンチップに基づいて，更なるマルチウェル化や，人工活動電位の発現へと展開し，high-throughputスクリーニング系の構築へと展開していく予定である．
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[Presentation] Fabrication method of silicon chips with micro-apertures for formation of artificial bilayer lipid membranes2016
Author(s)
D. Tadaki, A. Hirano-Iwata, K. Ishibashi, S. Araki, M. Yoshida, K. Arata, T. Ohori, H. Yamamoto, M. Niwano
Organizer
20th International Vacuum Congress (IVC-20)
Place of Presentation
BEXCO (Busan Exhibition Convention Center), Busan, Korea
Year and Date
2016-08-21 – 2016-08-26
Int'l Joint Research
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[Presentation] 固体基板への固定による生体物質の評価2016
Author(s)
荻野俊郎, 伊藤和希, 横田圭司, 小川裕太, 松村幸子, 南澤宝美后, 菅加奈子, 芝清隆, 木村康男, 平野愛弓
Organizer
電子情報通信学会 電子デバイス(ED）研究会
Place of Presentation
山形大学，米沢
Year and Date
2016-04-21 – 2016-04-22
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