2022 Fiscal Year Final Research Report
Visualization and evaluation of physiological responses by membrane dynamics
| Project/Area Number |
20H02536
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 27040:Biofunction and bioprocess engineering-related
|
|---|
| Research Institution | Japan Advanced Institute of Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
TAKAGI MASAHIRO 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (00183434)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
下川 直史 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 講師 (20700181)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 人工膜 / リポソーム / 生理応答 / 画像解析 / 界面活性剤 / アミロイド / アルツハイマー病 |
|---|
| Outline of Final Research Achievements |
We attempted to visualize and quantitatively evaluate physiological responses by comprehensively analyzing membrane dynamics (changes in membrane structure and phase separation) caused by the interaction between artificial cell membranes and bioactive substances that induce sensory stimuli such as pain, itchiness, sedation, and excitation. In addition, we have introduced mathematical models and image analysis to examine interactions between molecules, and constructed a quantitative evaluation system that can analogize physiological actions from dynamics, paving the way for an alternative method to animal experiments. Furthermore, through these efforts, we were able to design and evaluate effective and safe compounds that can be used in the field of medicine without relying on animal experiments, and we obtained suggestive data on the actual pathogenic mechanism of Alzheimer's disease and proposed a preventive method.
|
| Free Research Field |
生物工学
|
| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
動物実験は、残酷な方法であり、定量性に乏しい。我々は、動物実験代替法として、細胞サイズリポソームの構造変化を通して、化合物による生理応答を可視化、定量化する方法を検討してきた。その結果、リポソームの構造変化と、痛み、痒み等との相関関係に対して情報を集積し、正確な判断が行える実験系をデザインする事ができた。この手法を用いて、各種界面活性剤を評価し、刺激性の少ない、安全な界面活性剤の処方を開発する事ができた。さらに、医療分野に於いても、アルツハイマー病の原因である、アミロイドペプチドと膜相分離構造との相互作用を、小胞体ストレスモデル膜をデザインする事で検討し、神経細胞毒性との関係性を明らかにした。
|
