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イオンチャネル1分子機能計測のための人工細胞膜システム制御技術の基盤研究

研究課題

研究課題/領域番号 17H02758
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 ナノマイクロシステム
研究機関地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所

研究代表者

大崎 寿久  地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所, 人工細胞膜システムグループ, サブリーダー (50533650)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)
2019年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2018年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2017年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
キーワードマイクロ・ナノデバイス / 脂質 / 蛋白質 / 生物・生体工学 / バイオ関連機器
研究成果の概要

生体膜に存在するイオンチャネルはイオンを選択的に透過させることで、細胞における膜電位形成やシグナル電位発生等の役割を担うため、重要な創薬標的である。本研究では、油中の2つの水滴界面に脂質二重膜を作る人工細胞膜を利用してイオンチャネルの1分子機能を電気的に計測するための基盤技術研究を行った。本技術の膜構成要素である脂質・油相・水相の組成により脂質二重膜の形成成否と形成される膜厚が影響を受けること、また膜形成のためのマイクロチップの表面物性・構造が膜の機械的安定性に影響を及ぼすことを示した。本成果にもとづき、イオンチャネルに対する化合物バリデーションの自動化を分注ロボットを用いて行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

創薬標的としても重要なイオンチャネルの機能研究は、古くから研究者の熟練を必要とする手動操作に依存しており、データ取得効率に課題があった。近年、マイクロチップ上に人工細胞膜を形成する技術が提案され、イオンチャネル機能研究への応用が期待されている。本研究では、マイクロチップ上への人工細胞膜形成とイオンチャネルの再構成を自動化するための基礎技術の研究を行った。本研究をさらに発展させ、イオンチャネルの機能評価が自動化されることで、イオンチャネル研究の裾野は広がり、その機能解明を通した生命科学や創薬への寄与が期待できると考えている。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 9件、 招待講演 1件) 備考 (1件) 産業財産権 (5件) (うち外国 1件)

  • [国際共同研究] Iona College(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Lille (INSERM)(フランス)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Iona College(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Iona College(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Electrophysiological measurement of ion channels on plasma/organelle membranes using an on-chip lipid bilayer system2018

    • 著者名/発表者名
      Koki Kamiya, Toshihisa Osaki, Kenji Nakao, Ryuji Kawano, Satoshi Fujii, Nobuo Misawa, Masatoshi Hayakawa, Shoji Takeuchi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 17498-17498

    • DOI

      10.1038/s41598-018-35316-4

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Membrane protein-based biosensors2018

    • 著者名/発表者名
      Nobuo Misawa, Toshihisa Osaki, Shoji Takeuchi
    • 雑誌名

      Journal of The Royal Society Interface

      巻: 15 号: 141 ページ: 20170952-20170952

    • DOI

      10.1098/rsif.2017.0952

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Suppression of sloshing by utilizing surface energy and geometry in microliter cylindrical well2018

    • 著者名/発表者名
      Izawa Yusuke、Osaki Toshihisa、Kamiya Koki、Fujii Satoshi、Misawa Nobuo、Takeuchi Shoji、Miki Norihisa
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators B: Chemical

      巻: 258 ページ: 1036-1041

    • DOI

      10.1016/j.snb.2017.11.153

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] A planar lipid bilayer array for drug screening of intracellular ion channels2020

    • 著者名/発表者名
      Hisatoshi Mimura, Hirotaka Sugiura, Tetsuya Yamada, Koki Kamiya, Shigenori Miura, Toshihisa Osaki, Shoji Takeuchi
    • 学会等名
      64th Annual Meeting of the Biophysical Society
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quad lipid bilayer module with 1-GΩ series resistors toward quantitative stochastic-biosensors2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshihisa Ito, Toshihisa Osaki, Koki Kamiya, Tetsuya Yamada, Norihisa Miki, Shoji Takeuchi
    • 学会等名
      The 20th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Artificial cell membrane platforms for drug discovery and super sensors2019

    • 著者名/発表者名
      Toshihisa Osaki
    • 学会等名
      Seminar at Institute of Polymer Research Dresden
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Artificial cell membrane platforms for functional analyses and drug screenings of ion channels2019

    • 著者名/発表者名
      Toshihisa Osaki
    • 学会等名
      Ion Channel Modulation Symposium 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 人工細胞膜システムによる細胞内イオンチャネルのスクリーニング2019

    • 著者名/発表者名
      三村久敏, 杉浦広峻, 山田哲也, 神谷厚輝, 三浦重徳, 大崎寿久, 竹内昌治
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会第40回研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] イオンチャネルの電気生理学的解析のための多チャンネル細胞膜チップ2019

    • 著者名/発表者名
      大崎寿久, 神谷厚輝, 竹内昌治
    • 学会等名
      日本安全性薬理研究会 第10回学術年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 脂質二重膜アレイを用いた生体ナノポア電気計測デバイスの開発2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤嘉玖, 大崎寿久, 神谷厚輝, 山田哲也, 三木則尚, 竹内昌治
    • 学会等名
      第9回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 人工細胞膜デバイスのためのポリイミドセパレータ2018

    • 著者名/発表者名
      大崎寿久, 金子美晴, 荒木勝文, 上原秀雄, 浦敏行, 平田肇, 神谷厚輝, 藤井聡志, 三澤宣雄, 竹内昌治
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会第38回研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Palmtop, remote ion-channel recording platform2018

    • 著者名/発表者名
      Toshihisa Osaki, Koki Kamiya, Satoshi Fujii, Nobuo Misawa, Shoji Takeuchi
    • 学会等名
      The 22nd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Science
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Handheld Nanopore-Based Biosensing Device2018

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Izawa, Toshihisa Osaki, Koki Kamiya, Satoshi Fujii, Nobuo Misawa, Norihisa Miki, and Shoji Takeuchi
    • 学会等名
      IEEE MEMS 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Monolithically Fabricated Perforated Polyimide Separator for A Planar Lipid Bilayer Device2018

    • 著者名/発表者名
      Toshihisa Osaki, Miharu Kaneko, Katsufumi Araki, Hideo Uehara, Toshiyuki Ura, Hajime Hirata, Koki Kamiya, Satoshi Fujii, Nobuo Misawa, and Shoji Takeuchi
    • 学会等名
      IEEE MEMS 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 微小円筒ウェルのスロッシングに対する表面性状及び寸法の効果2017

    • 著者名/発表者名
      伊沢友佑、大崎寿久、神谷厚輝、藤井聡志、三澤宣雄、竹内昌治、三木則尚
    • 学会等名
      平成29年度電気学会センサ・マイクロマシン部門バイオ・マイクロシステム研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Ready-To-Use Lipid Bilayer Device for Sensor Applications2017

    • 著者名/発表者名
      Toshihisa Osaki, Satoshi Fujii, Koki Kamiya, Nobuo Misawa, and Shoji Takeuchi
    • 学会等名
      MicroTAS 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization of Monoolein Bilayer Thickness Using Specific Membrane Capacitance2017

    • 著者名/発表者名
      Michael McGlone, Alessandra Armetta, Toshihisa Osaki, Shoji Takeuchi, Sunghee Lee
    • 学会等名
      MicroTAS 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 溶液把持機構を有するポータブル生体ナノポア電気計測デバイスの開発2017

    • 著者名/発表者名
      伊沢友佑、大崎寿久、神谷厚輝、藤井聡志、三澤宣雄、三木則尚、竹内昌治
    • 学会等名
      第8回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所 人工細胞膜システムグループ

    • URL

      https://www.kanagawa-iri.jp/r_and_d/project_res/labo_intro/takeuchi_project/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書 2017 実績報告書
  • [産業財産権] 膜タンパク質デバイスに関すること2019

    • 発明者名
      伊藤嘉玖、大崎寿久、三木則尚、山田哲也、神谷厚輝、竹内昌治
    • 権利者名
      神奈川県立産業技術総合研究所、ほか
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] 脂質二重膜形成に関すること2019

    • 発明者名
      大崎寿久、早川正俊、神谷厚輝、ほか
    • 権利者名
      (地独)神奈川県立産業技術総合研究所、ほか
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 膜タンパク質デバイスに関すること2018

    • 発明者名
      大崎寿久、早川正俊、藤井聡志、神谷厚輝、三澤宣雄、竹内昌治
    • 権利者名
      (地独)神奈川県立産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 脂質二重膜形成に関すること2018

    • 発明者名
      大崎寿久、早川正俊、神谷厚輝、ほか
    • 権利者名
      (地独)神奈川県立産業技術総合研究所、ほか
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] 膜タンパク質チップに関すること2017

    • 発明者名
      大崎寿久、竹内昌治、神谷厚輝、三澤宣雄、藤井聡志
    • 権利者名
      (地独)神奈川県立産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-05-23  

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