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メカノモレキュラーサイエンスの開拓:流動作用のシステム論構築

研究課題

研究課題/領域番号 18K19051
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分32:物理化学、機能物性化学およびその関連分野
研究機関山形大学

研究代表者

並河 英紀  山形大学, 理学部, 教授 (30372262)

研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード非平衡 / アルツハイマー / アミロイドβ / 神経変性疾患 / アミロイドーシス / メカノケミストリー / 細胞膜 / リーゼガング / 反応拡散 / 自己組織化 / 自己集合 / パターン形成 / 非平衡科学 / 構造形成
研究成果の概要

本研究では、「流動=機械的仕事」と捉えるメカノケミストリー(超分子・高分子系)およびメカノバイオロジー(細胞・組織)を、「流動=熱力学的仕事」と捉える非平衡自己組織化の学問と融合し、流動による機械的・熱力学的作用が「分子⇒分子集合体⇒生命システム機能」へと時空間的に伝播する現象を包括的にとらえる学問分野「メカノモレキュラーサイエンス」を開拓することを目的に行った。その目的へ向け、特にAβペプチドの非平衡自己組織化への流動作用と神経疾患との関係について検証を行った。その結果、開放系流動が作用することにより、Aβペプチド分子同士のクラスター化ならびに組織化が促進されることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

日本での認知症患者数は予備軍も含め1000万人弱にも上ると言われている。その中で最も多いアミロイドーシス(神経変性疾患)であるアルツハイマー病は、アミロイドβペプチド(Aβ)の神経細胞膜上での線維化・沈着が関与している。超高齢化社会を迎える現代社会において、神経変性疾患の発現機構の全貌解明と予防・治療法の開発は地球規模での喫緊の課題としてとらえられている。そのためAβの神経細胞膜上での線維化・沈着に関しては世界中で多くの研究が行われているが、そのほぼすべてが、生命システムの本質である非平衡開放系条件を無視したものである。本研究は、その本質に焦点を当て、Aβの新しい毒性制御機構を発見した。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (61件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (50件) (うち国際学会 12件、 招待講演 5件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Budapest University(ハンガリー)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Effect of Amino Acid Addition on the Crystallization of Asparagine2021

    • 著者名/発表者名
      Morimoto Hiroyuki、Unoura Kei、Nabika Hideki
    • 雑誌名

      Crystal Growth & Design

      巻: 21 号: 4 ページ: 2205-2211

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.0c01653

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Promoted Aggregation of A on Lipid Bilayers in an Open Flowing System2021

    • 著者名/発表者名
      A. Iida, M. Abe, M. Nochi, C. Soga, K. Unoura, H. Nabika
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. Lett

      巻: -

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Role of Oxidized Lipids in Permeation of H2O2 Through a Lipid Membrane: Molecular Mechanism of an Inhibitor to Promoter Switch2019

    • 著者名/発表者名
      Ouchi Yuya、Unoura Kei、Nabika Hideki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 12497-12497

    • DOI

      10.1038/s41598-019-48954-z

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Lipid peroxidation increases hydrogen peroxide permeability leading to cell death in cancer cell lines that lack mtDNA2019

    • 著者名/発表者名
      Tomita Kazuo、Takashi Yuko、Ouchi Yuya、Kuwahara Yoshikazu、Igarashi Kento、Nagasawa Taisuke、Nabika Hideki、Kurimasa Akihiro、Fukumoto Manabu、Nishitani Yoshihiro、Sato Tomoaki
    • 雑誌名

      Cancer Science

      巻: 110 号: 9 ページ: 2856-2866

    • DOI

      10.1111/cas.14132

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Interplay between Spinodal Decomposition and Gelation and Their Role in Two- and Three-Dimensional Pattern Formation at the Gelatin Gel Surface2019

    • 著者名/発表者名
      Sasaki Kazuto、Itatani Masaki、Sato Daisuke、Unoura Kei、Nabika Hideki
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 123 号: 22 ページ: 13782-13788

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b03684

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Role of Electrolyte in Liesegang Pattern Formation2018

    • 著者名/発表者名
      Matsue Masayo、Itatani Masaki、Fang Qing、Shimizu Yushiro、Unoura Kei、Nabika Hideki
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 34 号: 37 ページ: 11188-11194

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.8b02335

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Role of Nuclei in Liesegang Pattern Formation: Insights from Experiment and Reaction-Diffusion Simulation2018

    • 著者名/発表者名
      Itatani Masaki、Fang Qing、Unoura Kei、Nabika Hideki
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 122 号: 6 ページ: 3669-3676

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.7b12688

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular Scale Insights into Activity of Polyoxometalate as Membrane-Targeting Nanomedicine from Single-Molecule Observations2018

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto Aya、Unoura Kei、Nabika Hideki
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 122 号: 2 ページ: 1404-1411

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.7b11251

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 非平衡過程・非平衡定常状態の分子自己組織化2021

    • 著者名/発表者名
      並河英紀
    • 学会等名
      第2回非平衡相律研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 非平衡流動場がAβ-脂質膜相互作用におよぼす影響の顕微鏡観察2021

    • 著者名/発表者名
      安部光洋 飯田茜 並河英紀
    • 学会等名
      日本化学会 第101春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Single Molecule Observation of Amyloid Peptide on Lipid Membrane under Non-equilibrium Fluidic Condition2020

    • 著者名/発表者名
      Iida, Akane Unoura, K. Nabika, Hideki
    • 学会等名
      WCPS2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Initial interaction between amyloid β peptide and lipid membrane under non-equilibrium condition2020

    • 著者名/発表者名
      Akane Iida Hideki Nabika
    • 学会等名
      The International Symposium of Health Care Technology, Drug Discovery and Chemical Biology 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Non-equilibrium Flow on Adsorption of Single Aβ Molecule on Lipid Membrane2020

    • 著者名/発表者名
      Akane Iida Hideki Nabika
    • 学会等名
      Smasys 2020 online conference
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular self-organization in non-equilibrium systems2020

    • 著者名/発表者名
      並河英紀
    • 学会等名
      令和2年度化学系学協会東北大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 脂質膜へのアミロイドβ吸着に対する非平衡流動効果の単分子観察2020

    • 著者名/発表者名
      飯田茜 並河英紀
    • 学会等名
      第71回コロイドおよび界面化学討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 非平衡流動場における脂質膜へのアミロイドβ凝集の単分子観察2020

    • 著者名/発表者名
      飯田茜 並河英紀
    • 学会等名
      第58回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Effect of Non-equilibrium Flow on the Initial Aggregation of Amyloid β Peptide on Lipid Membrane2020

    • 著者名/発表者名
      飯田茜 並河英紀
    • 学会等名
      令和2年度化学系学協会東北大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 脳間質液流動を想定した非平衡流動下でのアミロイドβペプチドの単分子観察2020

    • 著者名/発表者名
      飯田茜 並河英紀
    • 学会等名
      第39回日本認知症学会学術集会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 脳脊髄液流動を想定した非平衡空間におけるアミロイドβペプチドと脂質膜との相互作用2020

    • 著者名/発表者名
      飯田茜 鵜浦啓 並河英紀
    • 学会等名
      第43回日本バイオレオロジー学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 非平衡流動場における脂質膜上でのアミロイドβペプチドの単分子追跡2020

    • 著者名/発表者名
      飯田茜 鵜浦啓 並河英紀
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Effect of Aβ40-Aβ42 interaction on the amyloid fibril formation under nonequilibrium flow2020

    • 著者名/発表者名
      安部光洋 飯田茜 並河英紀
    • 学会等名
      令和2年度化学系学協会東北大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Interaction between Amyloid β Peptide and Lipid Membrane in Non-equilibrium Space Mimicking Cerebrospinal Fluidic Flow2019

    • 著者名/発表者名
      Iida, Akane Unoura, K. Nabika, H
    • 学会等名
      The International Symposium of Health Care Technology, Drug Discovery and Chemical Biology 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Single Molecule Observation of the Aggregation Behavior of Amyloid β Peptide under Non-equilibrium Fluidic Condition2019

    • 著者名/発表者名
      Akane Iida Kei Unoura Hideki Nabika
    • 学会等名
      SmaSys 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 脳間質液流動を想定した非平衡空間における脂質膜へのアミロイドβ凝集2019

    • 著者名/発表者名
      飯田茜 並河英紀
    • 学会等名
      第9回 認知症研究を知る若手研究者の集まり
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 非平衡流動場での脂質膜へのアミロイドβ吸着2019

    • 著者名/発表者名
      飯田茜 大内裕也 野地美緒音 鵜浦啓 並河英紀
    • 学会等名
      第19回日本蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 非平衡流動場における脂質膜上でのアミロイドβペプチドの単分子観察2019

    • 著者名/発表者名
      飯田茜 鵜浦啓 並河英紀
    • 学会等名
      錯体化学若手の会東北地区 第11回勉強会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 非平衡流動場における脂質膜へのアミロイドβ凝集2019

    • 著者名/発表者名
      飯田茜 鵜浦啓 並河英紀
    • 学会等名
      第9回CSJ化学フェスタ
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 脂質膜界面でのアミロイドβ凝集に対する非平衡流動効果2019

    • 著者名/発表者名
      飯田茜 鵜浦啓 並河英紀
    • 学会等名
      2019年日本表面真空学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 非平衡流動場における脂質膜へのアミロイドβ吸着の単分子観察2019

    • 著者名/発表者名
      飯田茜 鵜浦啓 並河英紀
    • 学会等名
      第29回 非線形反応と協同現象研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Initial Process of Amyloid β Adsorption on Lipid Membrane under Non-equilibrium Fluidic Condition2019

    • 著者名/発表者名
      飯田茜 鵜浦啓 並河英紀
    • 学会等名
      2019年度化学系学協会東北大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 脳脊髄液流動を想定した非平衡空間におけるアミロイドβ凝集2019

    • 著者名/発表者名
      飯田茜 鵜浦啓 並河英紀
    • 学会等名
      第57回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 細胞膜界面で誘起される自己組織的分子再構成:生命システムへの意義2019

    • 著者名/発表者名
      並河英紀
    • 学会等名
      非共有結合系の分子科学:計測技術から探る生体分子科学の新展開
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞膜界面で誘起される自己組織的分子再構成:生命システムへの意義2019

    • 著者名/発表者名
      並河英紀
    • 学会等名
      非共有結合系の分子科学
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Chemical Control of Pattern Formation in Precipitation Systems2018

    • 著者名/発表者名
      Nabika, H.
    • 学会等名
      Gordon Research Conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Liesegang phenomenon: Chemical Model for Pattern Formations in Nature2018

    • 著者名/発表者名
      Nabika, H.
    • 学会等名
      International Congress on Pure & Applied Chemistry (ICPAC) 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Effect of reaction inhibitor on self-organized pattern formation with polymerization reaction2018

    • 著者名/発表者名
      Sato, Daisuke; Shimizu, Yushiro; Unoura, Kei; Matsui, Jun; Nabika, Hideki
    • 学会等名
      The International Symposium of YU-COE(C) AFTEC and HECT
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Heterogeneity of a Reaction Medium on Self-Organized Liesegang Structures2018

    • 著者名/発表者名
      Itatani, Masaki; Fang, Qing; Unoura, Kei; Nabika, Hideki
    • 学会等名
      The International Symposium of YU-COE(C) AFTEC and HECT
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Self-Organized Precipitation Patterns Controlled by Concentration Gradient of Reaction Medium2018

    • 著者名/発表者名
      Itatani, Masaki; Fang, Qing; Unoura, K.; Nabika, H.
    • 学会等名
      THE 6TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON SMART SYSTEMS ENGINEERING 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hybrid Materials with Controlled Precipitation Pattern of Nanoparticles2018

    • 著者名/発表者名
      Itatani, Masaki; Fang, Qing; Unoura, K.; Nabika, H.
    • 学会等名
      First International Conference on 4D Materials and Systems
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of Flow on Adsorption of Amyloid β to Lipid Membrane2018

    • 著者名/発表者名
      Iida, Akane; Ouchi, Yuya; Nochi, Miona; Unoura, Kei; Nabika, Hideki
    • 学会等名
      The International Symposium of YU-COE(C) AFTEC and HECT
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 非平衡流動場におけるアミロイドβペプチドと脂質膜との相互作用2018

    • 著者名/発表者名
      飯田茜; 大内裕也; 野地美緒音; 鵜浦啓; 並河英紀
    • 学会等名
      第28回 非線形反応と協同現象研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Adsorption of Amyloid β Peptides on Lipid Membrane under Nonequilibrium Fluidic Environment2018

    • 著者名/発表者名
      飯田茜; 大内裕也; 野地美緒音; 鵜浦啓; 並河英紀
    • 学会等名
      平成30年度化学系学協会東北大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 反応媒体の不均一性制御によるリーゼガング型自己組織化構造の変動因子の解明2018

    • 著者名/発表者名
      板谷昌輝; 方青; 鵜浦啓; 並河英紀
    • 学会等名
      錯体若手の会 東北支部勉強会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 反応媒体の濃度不均一性に基づいたリーゼガングパターンの規則性因子の解明2018

    • 著者名/発表者名
      板谷昌輝; 方青; 鵜浦啓; 並河英紀
    • 学会等名
      第28回 非線形反応と協同現象研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ポテンシャル勾配によるリーゼガング型自己組織化構造の空間周期性の制御2018

    • 著者名/発表者名
      板谷昌輝; 方青; 鵜浦啓; 並河英紀
    • 学会等名
      第69回コロイドおよび界面化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Self-Organized Liesegang Structures Controlled by Potential Gradient2018

    • 著者名/発表者名
      板谷昌輝; 方青; 鵜浦啓; 並河英紀
    • 学会等名
      平成30年度化学系学協会東北大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 結晶核の自由エネルギー制御による自己組織化構造の制御因子の解明2018

    • 著者名/発表者名
      板谷昌輝; 方青; 鵜浦啓; 並河英紀
    • 学会等名
      第28回理工学研究科セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 結晶核の自由エネルギー制御によるナノ粒子自己組織化構造の構築2018

    • 著者名/発表者名
      板谷昌輝; 方青; 鵜浦啓; 並河英紀
    • 学会等名
      ナノ学会第 16 回大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 反応媒体の不均一性を利用したリーゼガング型自己組織化構造の制御2018

    • 著者名/発表者名
      板谷昌輝
    • 学会等名
      第6回「未来のコロイドおよび界面化学を創る若手討論会」
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 過酸化水素の脂質二重膜透過挙動に対する酸化脂質の影響2018

    • 著者名/発表者名
      大内裕也; 富田和男; 佐藤友昭; 鵜浦啓; 並河英紀
    • 学会等名
      第69回コロイドおよび界面化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of Oxidized Lipid on Permeation of Hydrogen Peroxide across Lipid Bilayer2018

    • 著者名/発表者名
      大内裕也; 富田和男; 佐藤友昭; 鵜浦啓; 並河英紀
    • 学会等名
      平成30年度化学系学協会東北大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Spontaneous resolution of asparagine by crystallization from supersaturated racemic solution2018

    • 著者名/発表者名
      森元広之; 鵜浦啓; 並河英紀
    • 学会等名
      平成30年度化学系学協会東北大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Interaction between Lipid Monolayer and Inorganic Clusters at the Air-Water Interface2018

    • 著者名/発表者名
      松橋由佳; 大内裕也; 鵜浦啓; 並河英紀
    • 学会等名
      平成30年度化学系学協会東北大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 重合反応を含む反応拡散パターン形成のモデル構築2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤大介; 板谷昌輝; 清水祐司郎; 方青; 鵜浦啓; 松井淳; 並河英紀
    • 学会等名
      第28回 非線形反応と協同現象研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 重合反応型リーゼガング現象における重合開始剤の役割2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤大介; 清水祐司郎; 松井淳; 鵜浦啓; 並河英紀
    • 学会等名
      日本化学会 第98春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 反応阻害分子を用いた自己組織的パターンの構造制御2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤大介; 清水祐司郎; 鵜浦啓; 松井淳; 並河英紀
    • 学会等名
      ナノ学会第 16 回大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 温度勾配化における相分離型リンクル構造発現の制御2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木将人; 板谷昌輝; 佐藤大介; 方青; 鵜浦啓; 並河英紀
    • 学会等名
      第28回 非線形反応と協同現象研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Control of Periodicity of Liesegang Structures by Concentrations of Reaction Substrates2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木将人; 板谷昌輝; 佐藤大介; 方青; 鵜浦啓; 並河英紀
    • 学会等名
      平成30年度化学系学協会東北大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 研究室HP

    • URL

      https://www.nabika-lab.org/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 並河研究室HP

    • URL

      https://www.nabika-lab.org/

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-07-25   更新日: 2022-01-27  

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