2017 Fiscal Year Annual Research Report
Expression of an artificial action potential and its application to screening devices for drug side effects
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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, 材料科学高等研究所, 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)
馬 騰 東北大学, 材料科学高等研究所, 助教 (10734543)
但木 大介 東北大学, 電気通信研究所, 助教 (30794226)
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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 / 活動電位 |
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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，人工脂質二分子膜における世界初の活動電位の発現と，人工活動電位の変化を指標とする新しい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，脂質膜の強度が低いことと，イオンチャネルの包埋確率が低いことが大きな課題となっていた．我々は，初年度のH27年度に，遠心力を負荷することによりチャネル包埋確率およびチャネル電流記録確率を向上できることを見出したが，安定に遠心力を負荷するためには，脂質二分子膜の安定性の更なる向上が必要であることも判明した．そこで，脂質膜の保持体となるシリコンチップの縁部形状をナノ、マイクロレベルで制御するアプローチや，表面修飾による膜安定性の向上に取り組み，フッ素系のシランカップリング剤でチップ表面を修飾することにより，膜安定性を著しく向上できることを見出した（Sci. Rep. (2017)., Langmuir, in press)．また，脂質二分子膜中での人工活動電位の記録における最大の課題であった，膜抵抗が高過ぎて電流固定ができず，その結果として電位測定が出来ない点については，遠心力の負荷を調節することにより，薬物を用いることなく膜抵抗の調節が可能であることを見出した．これにより，人工活動電位の記録に向けて，一つのブレークスルーを達成した．この他，ハイスループット測定のためのアレイ測定系の構築とhERGチャネル電流計測に成功しており，人工活動電位に基づくハイスループットスクリーニング系の構築に向け，主要な要素技術を確立することに成功した．
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(46 results)
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[Journal Article] Amphiphobic Septa Enhance the Mechanical Stability of Free-Standing Bilayer Lipid Membranes2018
Author(s)
Daichi Yamaura, Daisuke Tadaki, Shun Araki, Miyu Yoshida, Kohei Arata, Takeshi Ohori, Ken-ichi Ishibashi, Miki Kato, Teng Ma, Ryusuke Miyata, Hideaki Yamamoto, Ryugo Tero, Masao Sakuraba, Toshio Ogino, Michio Niwano, Ayumi Hirano-Iwata
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Journal Title
Langmuir
Volume: 印刷中
Pages: 印刷中
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Mechanically stable solventfree lipid bilayers in nano- and micro-tapered apertures for reconstitution of cell-free synthesized hERG channels2017
Author(s)
Daisuke Tadaki, Daichi Yamaura1, Shun Araki, Miyu Yoshida, Kohei Arata, Takeshi Ohori, Ken-ichi Ishibashi, Miki Kato, Teng Ma, Ryusuke Miyata, Yuzuru Tozawa, Hideaki Yamamoto, Michio Niwano, Ayumi Hirano-Iwata
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 7
Pages: 17736-1-10
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Astrocytes with previous chronic exposure to amyloid beta-peptide fragment suppress excitatory synaptic transmission2017
Author(s)
Hiroyuki Kawano, Kohei Oyabu, Hideaki Yamamoto, Kei Eto, Yuna Adaniya, Kaori Kubota, Takuya Watanabe, Ayumi Hirano-Iwata, Junichi Nabekura, Shutaro Katsurabayashi, Katsunori Iwasaki
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Journal Title
Journal of Neurochemistry
Volume: 143
Pages: 624-634
DOI
Peer Reviewed
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