| 研究課題/領域番号 |
19H00846
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分28:ナノマイクロ科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
平野 愛弓 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (80339241)
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| 研究分担者 |
但木 大介 東北大学, 電気通信研究所, 助教 (30794226)
馬 騰 東北大学, 材料科学高等研究所, 助教 (10734543)
山本 英明 東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (10552036)
小宮 麻希 東北大学, 電気通信研究所, 助教 (00826274)
戸澤 譲 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (90363267)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
45,500千円 (直接経費: 35,000千円、間接経費: 10,500千円)
2022年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
2021年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
2020年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
2019年度: 15,600千円 (直接経費: 12,000千円、間接経費: 3,600千円)
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| キーワード | 単一イオンチャネル / バイオ二次元物質 / 脂質二分子膜 / 微細加工技術 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
バイオ二次元材料である脂質二分子膜と最新の無細胞タンパク質合成系との融合により，バイオ二次元物質-イオンチャネル複合体を創成し，その機能を解析する．具体的には，①アミノ酸配列の規定されたイオンチャネルと薬物との反応機構を1分子レベルで解析できる評価系を構築し，②イオンチャネルのための新規ナノ動態解析法を確立する，③心筋のhERGチャネルの種々の変異型を対象に，薬物副作用のデータベース化を行い，個々人の体質に合った薬物を探索できるシステムを構築する．本研究により，脂質二分子膜-イオンチャネル複合体の新たな可能性が開拓されるとともに，体質を測るバイオセンサ技術の発展にも寄与できると期待される．
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| 研究成果の概要 |
薬物副作用の問題で注目される心筋のhERGチャネルタンパク質を，in vitro発現系を用いて無細胞合成し，これをSiチップ中で安定化した脂質二分子膜中に包埋することにより，薬物副作用によるチャネル閉塞作用について1分子レベルで定量化した．さらに，このアプローチを様々なhERG遺伝子型に拡張することにより，個別化医療のための副作用リスク評価につなげていく，という新コンセプトを提案した．また，従来の膜垂直方向の電圧に加えて，膜に平行な電圧（膜平行電圧）を印加可能な人工膜プラットフォームを構築し，電位依存性チャネルやナノ材料が誘起する膜貫通電流が膜平行電圧の印加によって増強される現象を発見した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
無細胞合成hERGチャネルと脂質二分子膜系の融合によりhERG遺伝子型と薬物副作用リスクのデータベースが構築できれば，未来の個別化医療における適切な治療薬の選択の一助となる．また，細胞膜における膜平行電圧は，従来の膜貫通電圧とは全く異なる新しい概念であり，これに基づく膜タンパク質のための新規機能計測場を創出できれば，細胞膜科学における新学理の創出につながると期待される．
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