次世代型アポトーシスパスウェイ解析のための集積化酵素活性計測トランジスタの創製

• 研究課題/領域番号: 23680051
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 医用生体工学・生体材料学
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 松元 亮 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 准教授 (70436541)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 28,210千円 (直接経費: 21,700千円、間接経費: 6,510千円); 2013年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2012年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2011年度: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
• キーワード: 電界効果トランジスタ / アポトーシス / カスパーゼ / 酵素活性 / パスウェイ解析

研究概要

電界効果トランジスタを利用し、酵素活性を高速に定量することのできる集積化デバイスの原理証明を目指した。 アポトーシスパスウェイにおいて重要な役割を持つCapase-3およびCaspase-8を中心に検討した。それぞれが特異的に認識・切断する至適配列の前後に酸性アミノ酸およびスペーサーを介してシステインを配する種々配列のペプチドをデザインした。バルク中でこれらに種々濃度、温度、反応時間で酵素を作用させ、配列特異的な切断を質量分析から確認した。金ナノ粒子の呈色反応より、これらの反応が光学センシングへと応用できる可能性を示した。さらに電位測定の結果からも、本アプローチの妥当性が示された。

研究成果

• [雑誌論文] Fabrication of Self-assembled Monolayer/AgCl Mixed Surface and It's Electrochemical Properties (2014)
  • 著者名/発表者名: Miyuki Tabata, Kozue Nogami, Tatsuro Goda, Akira Matsumoto and Yuji Miyahara
  • 雑誌名: IEEJ Transactions on Sensors and Micromachines 巻: 134(10)(in press)
  • NAID: 130004693998
• [雑誌論文] Chemo-electrical Signal Transduction by using Stimuli-responsive Polymer Gate-modified Field Effect Transistor (2014)
  • 著者名/発表者名: Akira Matsumoto; Yusuke Tsurui; Hiroko Matsumoto; Yasuhiro Maeda; Toru Hoshi; Takashi Sawaguchi; Yuji Miyahara
  • 雑誌名: Chemosensors 巻: 2(2) ページ: 97-107
• [雑誌論文] Phenylboronic acids-based Diagnostic and Therapeutic Applications (2014)
  • 著者名/発表者名: Mai Sanjo, Kazunori Kataoka, Yuji Miyahara, Akira Matsumoto
  • 雑誌名: Analytical Science 巻: 30(1) ページ: 111-117
  • NAID: 130004442231
• [雑誌論文] Chemo-electrical Signal Transduction by using Stimuli-responsive Polymer Gate-Modified Field Effect Transistor (2014)
  • 著者名/発表者名: Akira Matsumoto, Yusuke Tsurui, Hiroko Matsumoto, Yasuhiro Maeda, Toru Hoshi, Takashi Sawaguchi, and Yuji Miyahara
  • 雑誌名: Chemosensors 巻: 2(2) 号: 2 ページ: 97-107
  • DOI: 10.3390/chemosensors2020097
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Phenylboronic Acids-based Diagnostic and Therapeutic Applications (2014)
  • 著者名/発表者名: Mai Sanjoh, Yuji Miyahara, Kazunori Kataoka, Akira Matsumoto
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 30 号: 1 ページ: 111-117
  • DOI: 10.2116/analsci.30.111
  • NAID: 130004442231
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Simple and Robust Strategy for Potentiometric Detection of Glucose Using Fluorinated Phenylboronic Acid Self-assembled Monolayer (2013)
  • 著者名/発表者名: Akira Matsumoto; Hiroko Matsumoto; Yuji Miyahara
  • 雑誌名: BBA-Gen. Subjects 巻: 1830(9) ページ: 4359-4364
• [雑誌論文] Current and Emerging Challenges of Field Effect Transistor Based Bio-sensing (2013)
  • 著者名/発表者名: Akira Matsumoto, Yuji Miyahara
  • 雑誌名: Nonoscale 巻: 5(22) ページ: 10702-10718
• [雑誌論文] Simple and Robust Strategy for Potentiometric Detection of Glucose Using Fluorinated Phenylboronic Acid Self-assembled Monolayer (2013)
  • 著者名/発表者名: Akira Matsumoto, Hiroko Matsumoto, Yasuhiro Maeda and Yuji Miyahara
  • 雑誌名: BBA - Gen. Subjects 巻: 1830(9) 号: 9 ページ: 4359-4364
  • DOI: 10.1016/j.bbagen.2013.03.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Current and emerging challenges in field effect transistor based bio-sensing (2013)
  • 著者名/発表者名: Akira Matsumoto, Yuji Miyahara
  • 雑誌名: Nanoscale 巻: 5(22) 号: 22 ページ: 10702-10718
  • DOI: 10.1039/c3nr02703a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biosensing technology (2013)
  • 著者名/発表者名: Akira Matsumoto, Yuji Miyahara
  • 雑誌名: Jinkouzouki 巻: 42(3) ページ: 213-216
• [雑誌論文] 機能性ナノ界面を有するバイオトランジスタ (2013)
  • 著者名/発表者名: Miyuki Tabata, Tatsuro Goda, Akira Matsumoto, Yuji Miyahara
  • 雑誌名: 電気学会論文誌Ｅ（センサ・マイクロマシン部門誌） 巻: 133 号: 11 ページ: B314-B319
  • DOI: 10.1541/ieejsmas.133.B314
  • NAID: 130003382691
  • ISSN: 1341-8939, 1347-5525
• [雑誌論文] Glucose-Responsive Gel for Self-Regulated Insulin Delivery System (2013)
  • 著者名/発表者名: Akira Matsumoto, Takehiko Ishii, Kazunori Kataoka, Yuji Miyahara
  • 雑誌名: Drug Delivery System 巻: 28(2) ページ: 119-126
  • NAID: 130003368339
• [雑誌論文] Preparation of a-Mannoside Hydrogel and Electrical Detection of Saccharide-Protein Interactions Using the Smart Gel-modified gate Field Effect Transistor (2012)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Maeda, Akira Matsumoto, Yoshiko Miura, Yuji Miyahara
  • 雑誌名: Nanoscale Res. Lett. 巻: 7 ページ: 108-108
• [雑誌論文] Preparation of alpha-Mannoside Hydrogel and Electrical Detection of Saccharide-protein Interactions using the Smart Gel-modified Gate Field Effect Transistor (2012)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Maeda
  • 雑誌名: Nanoscale Res. Lett. 巻: 7 号: 1 ページ: 108-108
  • DOI: 10.1186/1556-276x-7-108
  • 査読あり
• [雑誌論文] 自律型インスリン投与デバイスの開発状況と将来展望（レビュー） (2012)
  • 著者名/発表者名: Akira Matsumoto, Yuji Miyahara
  • 雑誌名: 電気学会論文誌Ｅ（センサ・マイクロマシン部門誌） 巻: 132 号: 12 ページ: 455-458
  • DOI: 10.1541/ieejsmas.132.455
  • NAID: 130002510568
  • ISSN: 1341-8939, 1347-5525
  • 査読あり
• [学会発表] penylboronate based strategies for drug delivery and biosensing, nanotechnology platform (2013)
  • 著者名/発表者名: Akira Matsumoto
  • 学会等名: Japan-USA young scientist exchange program
  • 発表場所: Tsukuba
  • 年月日: 2013-12-09
• [学会発表] ボロン酸を利用した生体計測とDDS (2013)
  • 著者名/発表者名: 松元亮
  • 学会等名: 「ナノメディシン分子科学」第三回若手研究交流会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-10-10
• [学会発表] 半導体/生体分子ナノ界面の構築とバイオトランジスタへの応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 荒井貴裕、鶴井祐輔、前田康弘、合田達郎、松元亮、宮原裕二
  • 学会等名: ソフトインターフェースの分子科学第10回公開シンポジウム
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] フェニルボロン酸含有高分子層を検出界面とするシアル酸認識バイオトランジスタへの創製 (2013)
  • 著者名/発表者名: 荒井貴裕、前島雪絵、合田達郎、松元亮、大塚英典、宮原裕二
  • 学会等名: 電気学会バイオ・マイクロシステム研究会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Phenylboronate based strategies for drug delivery and biosensing (2013)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto A.
  • 学会等名: Nanotechnology platform: Japan-USA young scientist exchange program
  • 発表場所: Tsukuba
  • 招待講演
• [学会発表] ボロン酸を利用した生体計測とDDS (2013)
  • 著者名/発表者名: 松元亮
  • 学会等名: ナノメディシン分子科学」第3回若手研究交流会
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [学会発表] 半導体/生体分子ナノ界面の構築とバイオトランジスタへの応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 荒井貴裕，鶴井祐輔，前田康弘，合田達郎，松元亮，宮原裕二
  • 学会等名: ソフトインターフェースの分子科学 第10回公開シンポジウム
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] フェニルボロン酸含有高分子層を検出界面とするシアル酸認識バイオトランジスタの創製 (2013)
  • 著者名/発表者名: 荒井貴裕，前島雪絵，合田達郎，松元亮，大塚英典，宮原裕二
  • 学会等名: 電気学会 バイオ・マイクロシステム研究会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Sialic acid sensitive field effect transistor as a means of facile and quantitative cytology (2011)
  • 著者名/発表者名: Akira Matsumoto, Kazunori Kataoka, Yuji Miyahara
  • 学会等名: 2011 MRS Fall Meeting & Exhibit
  • 発表場所: Boston
  • 年月日: 2011-11-29
• [学会発表] Gel-based Field Effect Transistor for Lectin-detection (2011)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Maeda, Akira Matsumoto, Keiko Miura, Yuji Miyahara
  • 学会等名: The International Conference on Thin Films (ICTF15)
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2011-11-09
• [学会発表] ボロン酸を利用した生体計測とDDS (2011)
  • 著者名/発表者名: 松元亮
  • 学会等名: 「スマートバイオプロジェクト」セミナー
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2011-10-20
• [学会発表] 半導体とバイオの融合—バイオトランジスタの開発— (2011)
  • 著者名/発表者名: 松元亮、宮原裕二
  • 学会等名: 半導体・集積回路技術シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-07-08
• [学会発表] 半導体とバイオの融合 ―バイオトランジスタの開発―
  • 著者名/発表者名: 松元亮、宮原裕二
  • 学会等名: 半導体・集積回路技術シンポジウム
  • 発表場所: 早稲田大学（東京都）
  • 招待講演
• [学会発表] Sialic acid sensitive field effect transistor as a means of facile and quantitative cytology
  • 著者名/発表者名: 松元亮、片岡一則、宮原裕二
  • 学会等名: 2011 MRS Fall Meeting & Exhibit
  • 発表場所: Boston, USA
• [学会発表] ボロン酸を利用した生体計測とDDS
  • 著者名/発表者名: 松元亮
  • 学会等名: 「スマートバイオプロジェクト」セミナー
  • 発表場所: 関西大学（大阪府）
  • 招待講演
• [学会発表] Gel-based Field Effect Transistor for Lectin-detection
  • 著者名/発表者名: 前田康弘、松元亮、三浦佳子、宮原裕二
  • 学会等名: The International Conference on Thin Films （ICTF15)
  • 発表場所: 京都テルサ（京都府）
• [図書] "Development of a Totally Synthetic"Artificial Pancreas"by Using Smart Gels", in Human Sensing for Smart Life Care–Sensor, Information & Energy Technologies on Health Conscious Society with Big Data- (ed.: K. Mitsubayashi) (2014)
  • 著者名/発表者名: Akira Matsumoto, Yuji Miyahara
  • 出版者: CMC Publishing Co., Ltd., Japan
• [図書] Human Sensing for Smart Life Care -Sensor, Information & Energy Technologies on Health Conscious Society with Big Data- (2014)
  • 著者名/発表者名: Akira Matsumoto, Yuji Miyahara
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: CMC publishing Co., Japan
• [図書] Biosensing (2013)
  • 著者名/発表者名: Akira Matsumoto, Yuji Miyahara
  • 出版者: Artificial Organ
• [図書] Glucose-Responsive Gel for Self-Regulated Insulin Delivery System, 28(2) (2013)
  • 著者名/発表者名: Akira Matsumoto, Takehiko Ishii, Kazunori Kataoka, Yuji Miyahara
  • 出版者: Drug Delivery Systems
• [図書] Current Development Status and Perspective of Self-Regulated Insulin Delivery Systems : A Review, 132(12) (2012)
  • 著者名/発表者名: Akira Matsumoto, Yuji Miyahara
  • 出版者: IEEJ Transactions on Sensors and Micromachines
• [図書] "intelligent surfaces for solid-state nano-biosensing devices", in intelligent Surfaces in Biotechnology : Scientific and Engineering Concepts, Enabling Technologies, and Translation to Bio-Oriented Applications (ed.: H. Michelle Grandin, Marcus Textor) (2012)
  • 著者名/発表者名: Akira Matsumoto, Yuji Miyahara, Kazunori Kataoka
  • 出版者: John Wiley & Sons, Inc., USA
• [図書] Intelligent Surfaces in Biotechnology: Scientific and Engineering Concepts, Enabling Technologies, and Translation to Bio-Oriented Applications (2012)
  • 著者名/発表者名: Akira Matsumoto, Yuji Miyahara, kazunori Kataoka
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: John Wiley & Sons, Inc., USA
• [図書] "Trends and Perspective of Biosensors", 80(3)(in Oyo Butsuri) (2011)
  • 著者名/発表者名: Akira Matsumoto, Yuji Miyahara
• [図書] "New Trends in NanoBio-Sensing" , 26(1) (2011)
  • 著者名/発表者名: Akira Matsumoto, Yuji Miyahara
  • 出版者: Drug Delivery Systems
• [図書] 応用物理：「バイオセンサの現状と今後の展望」 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松元亮、宮原裕二
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: 応用物理学会
• [図書] DDS：ナノバイオセンシングの新展開 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松元亮、宮原裕二
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 日本DDS学会
• [図書] Intelligent surfaces: polymeric coatings for applications in bio-related and life sciences (2011)
  • 著者名/発表者名: Akira Matsumoto, Yuji Miyahara, Kazunori Kataoka
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: Wiley & Sons Inc.
• [備考]
  • URL: http://www.tmd.ac.jp/bsr/index.html
• [産業財産権] 検出デバイス及びバイオセンサ (2014)
  • 発明者名: 松元亮、宮原裕二
  • 権利者名: 権利者:独立行政法人物質・材料研究機構
  • 産業財産権種類: 特許
  • 取得年月日: 2014-03-11
  • 外国
• [産業財産権] 検出デバイス及びバイオセンサ (2013)
  • 発明者名: 松元亮、宮原裕二
  • 権利者名: 国立大学法人東京大学、独立行政法 人物質・材料研究機構
  • 産業財産権種類: 特許
  • 取得年月日: 2013-11-01
  • 外国
• [産業財産権] 生体分子検出用電極チップ、及び、生体分子検出方法 (2012)
  • 発明者名: 前田康弘、合田達郎、宮原裕二、松 元亮、片岡知歩
  • 権利者名: 国立大学法人東京医科歯科大学、独立行政法人物質・材料研究機構
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2012-06-11
  • 外国
• [産業財産権] 生体分子検出用電極チップ、及び、生体分子検出方法 (2011)
  • 発明者名: 前田康弘、合田達郎、宮原裕二、松 元亮、片岡知歩
  • 権利者名: 国立大学法人東京医科歯科大学、独立行政法人物質・材料研究機構
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2011-04-20
  • 外国