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光電荷分離分子による細胞小器官機能の光制御法開発

研究課題

研究課題/領域番号 15K05563
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 生体関連化学
研究機関北海道大学 (2017)
京都大学 (2015-2016)

研究代表者

高野 勇太  北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (60580115)

連携研究者 今堀 博  京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 教授 (90243261)
村上 達也  富山県立大学, 工学部, 教授 (90410737)
山田 勇磨  北海道大学, 薬学研究院, 准教授 (60451431)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード光誘起電荷分離分子 / フラーレン / ポルフィリン / 金属内包フラーレン / スーパーオキシド / ミトコンドリア / 光線療法 / 光酸化還元反応 / 細胞内酸化還元現象 / 活性酸素
研究成果の概要

本研究では、光による新たな細胞機能制御法および光治療法開発に向けた基盤技術として、分子の光誘起による電荷分離状態を利用した機能性分子開発を行った。主に両親媒性フェロセン-ポルフィリン-フラーレン連結型分子やメシチル-アクリジニウム骨格を有する分子について、細胞内光機能性を検討した。
成果として、細胞膜流動性を高めた分子の開発により高い電荷分離効率によって細胞膜の光誘起脱分極を起こすことに成功した。また、薬物輸送キャリアの利用または分子構造の最適化により生細胞のミトコンドリア選択的な分子輸送に成功し、その上での光照射により細胞内で光酸化・還元反応を引き起こす手法の開発に成功した。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 オープンアクセス 4件、 査読あり 5件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Guangdong University of Technology(中国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] 光機能性フラーレンを用いた細胞機能の光制御アプローチ2017

    • 著者名/発表者名
      高野 勇太
    • 雑誌名

      生物工学会誌

      巻: 95 ページ: 705-707

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Optical control of mitochondrial reductive reactions in living cells using an electron donor?acceptor linked molecule2017

    • 著者名/発表者名
      Takano Yuta、Munechika Reina、Biju Vasudevanpillai、Harashima Hideyoshi、Imahori Hiroshi、Yamada Yuma
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 9 号: 47 ページ: 18690-18698

    • DOI

      10.1039/c7nr06310e

    • NAID

      120006545088

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Photoinduced Electron Transfer Reaction in Mitochondria for Spatiotemporal Selective Photo-Oxidation of Lipids by Donor/Acceptor Linked Molecules2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Takano, E. Hanai, and H. Imahori
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 9 号: 45 ページ: 17909-17913

    • DOI

      10.1039/c7nr04919f

    • NAID

      120006541882

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Strategy to Attain Remarkably High Photoinduced Charge-Separation Yield of Donor-Acceptor Linked Molecules in Biological Environment via Modulating Their Cationic Moieties2017

    • 著者名/発表者名
      N. Cai, Y. Takano, T. Numata, R. Inoue, Y. Mori, T. Murakami, and H. Imahori
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 121 号: 32 ページ: 17457-17465

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.7b04466

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Molecular Location Sensing Approach by Anisotropic Magnetism of an Endohedral Metallofullerene2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Takano, R. Tashita, M. Suzuki, S. Nagase, H. Imahori, and T. Akasaka
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 138 号: 25 ページ: 8000-8006

    • DOI

      10.1021/jacs.6b04037

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Optical control of neuronal firing via photoinduced electron transfer in donor–acceptor conjugates2016

    • 著者名/発表者名
      Yuta Takano, Tomohiro Numata, Kazuto Fujishima, Kazuaki Miyake, Kazuya Nakao, Wesley David Grove, Ryuji Inou, Mineko Kengaku, Shigeyoshi Sakaki, Yasuo Mori, Tatsuya Murakami and Hiroshi Imahori
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: n.d. 号: 5 ページ: 3331-3337

    • DOI

      10.1039/c5sc04135j

    • NAID

      120005841415

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Photoinduced reductive reaction in mitochondria by electron donor/acceptor linked molecules2018

    • 著者名/発表者名
      Yuta Takano*,Reina Munechika,Vasudevanpillai Biju,Hideyoshi Harashima,Hiroshi Imahori,Yuma Yamada
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Extended Diffusion of Charge Carriers in Perovskite Nanocrystal Assembly2018

    • 著者名/発表者名
      Sushnat Ghimire*,Lata Chouhan,Ken-ichi Yuyama,Yuta Takano,Vasudevanpillai Biju
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Fullerene-porphyrin-ferrocene linked molecule for optically-controlled intracellular electron transfer in mitochondria for targeted cancer cell death2017

    • 著者名/発表者名
      高野 勇太*,宗近 玲那,Vasudevanpillai Biju,原島 秀吉,山田 勇磨,今堀 博
    • 学会等名
      第53回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 光誘起電荷分離分子からの電子移動反応を利用した癌細胞ミトコンドリア内での光還元反応手法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      高野 勇太*,宗近 玲那,福田 豊,Vasudevanpillai Biju,今堀 博,原島 秀吉,山田 勇磨
    • 学会等名
      2017年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 癌細胞ミトコンドリアを標的とした光殺細胞効果の検証2017

    • 著者名/発表者名
      山田 勇磨*,高野 勇太,宗近 玲那,福田 豊,今堀 博,原島 秀吉
    • 学会等名
      第70回日本酸化ストレス学会学術集会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 光誘起電子移動反応を利用したミトコンドリア内脂質の選択的光酸化剤の開発2017

    • 著者名/発表者名
      高野 勇太*,花井 衣里奈,Vasudevan Pillai Biju,今堀 博
    • 学会等名
      第12回日本ケミカルバイオロジー学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] カーボンナノホーンへ担持させたミノサイクリンの静菌作用の増強2017

    • 著者名/発表者名
      前田 由佳利*,平田 恵理,高野 勇太,佐伯 歩,柴田 健一郎,湯田坂 雅子,横山 敦郎
    • 学会等名
      第七回ナノカーボンバイオサテライトシンポ
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Unique Properties of Paramagnetic Endohedral Metallofullerenes for the Future Molecular Tools2017

    • 著者名/発表者名
      Yuta Takano*
    • 学会等名
      2nd International Symposium on NanoCarbons - Fullerenes,Endofullerenes, Carbon Nanotubes, Graphenes and Carbon Nanostructures
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Electron Transfer for Photocontrol of Cellular Activities2017

    • 著者名/発表者名
      Yuta Takano*
    • 学会等名
      The RIES International Seminar on 'Light, Molecules and Nanomaterials'
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Utilizing a caged electron spin of an endohedral metallofullerene for molecular location sensing2016

    • 著者名/発表者名
      Yuta Takano, Ryo Tashita, Mitsuaki Suzuki, Hiroshi Imahori, Shigeru Nagase, Takeshi Akasaka
    • 学会等名
      The 51th Fullerenes-Nanotubes General Symposium
    • 発表場所
      かでる2・7、札幌
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Impact of amphiphilicity and aggregation formation of fullerene based molecules on photophysical performance in cellular environments2016

    • 著者名/発表者名
      Yuta Takano, Ning, Cai, Tomohiro Numata, Hiroshi Imahori
    • 学会等名
      5th symposium on Nanocarbon bio symposium
    • 発表場所
      かでる2・7、札幌
    • 年月日
      2016-09-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Anisotropic Magnetism of an Endohedral Metallofullerene for Molecular Location Sensor2016

    • 著者名/発表者名
      Yuta Takano, Ryo Tashita, Mitsuaki Suzuki, Hiroshi Imahori, Shigeru Nagase, Takeshi Akasaka
    • 学会等名
      229th the Electrochemical Society (ECS) meeting
    • 発表場所
      Hilton San Diego, San Diego, U.S.A.
    • 年月日
      2016-05-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] V.P.Biju Laboratory

    • URL

      http://bijulab.main.jp/en/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 今堀研究室ホームページ

    • URL

      http://www.moleng.kyoto-u.ac.jp/~moleng_05/index.html

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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