電気化学センサーを用いる脳内グルタミン酸計測の高度化と応用

• 研究課題/領域番号: 25410149
• 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: 分析化学
• 研究機関: 日本大学
• 研究代表者: 菅原 正雄 日本大学, 文理学部, 教授 (50002176)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: L-グルタミン酸 / 電気化学センサー / ｆEPSP / 急性脳スライス / 神経伝達物質 / 可視イメージング / バイオセンシング / グルタミン酸 / ｆＥＰＳＰ / マウス海馬 / 長期増強現象 / マウス海馬断片 / 海馬断片

研究成果の概要

申請者らが開発したキャピラリー酵素センサーを用いる哺乳類脳内のグルタミン酸の計測に関して、電気化学センサーの信号と電気生理学的信号とを同時、かつreal timeに記録することを行う上での問題点を考察し、実際の実験に基づいて諸問題を解決した。本法が脳内のグルタミン酸濃度を計測する優れたツールになることを示した。グルタミン酸濃度の実測に基づいて、神経可塑性の分子機構に関して、前膜からのグルタミン酸放出の増加があることを支持する実験的証拠を示した。さらに、フロー系におけるグルタミン酸の化学イメージング法を提案した。

研究成果

• [雑誌論文] Monitoring of cholesterol oxidation in a lipid bilayer membrane using streptolysin O as a sensing and signal transduction element (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Shoji, K. Ikeya, Miki Aoyagi, R. Takatsuji, Akio Yanagida, Y. Shibusawa, M. Sugawara
  • 雑誌名: J. Pharm. Biomed. Anal. 巻: 128 ページ: 455-461
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Giant unilamellar vesicles containing rhodamine 6G as a marker for immunoassay for BSA and lipocaline-2 (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Sakamoto A. Ashoji, M. Sugawara
  • 雑誌名: Anal. Biochem. 巻: 505 ページ: 66-72
  • DOI: 10.1016/j.ab.2016.04.011
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Visual Assay of Total Iron in Human Serum with Bathophenanthrolin Disulfonate-accommodated MCM-41 (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Sakamoto, K. Hizawa, M. Hosaka, M. Sugawara
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 32 号: 2 ページ: 241-244
  • DOI: 10.2116/analsci.32.241
  • NAID: 130005125632
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] タンパク質および神経阻害剤がキャピラリー型L-グルタミン酸センサーの応答に及ぼす影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 池澤香奈，菅澤 隆幸，池上由季，穂積志津子，東海林敦, 菅原正雄
  • 雑誌名: 分析化学 巻: 64 ページ: 243-250
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] An Enzyme-entrapped Agarose Gel for Visualization of Ischemia-induced L-Glutamate Fluxes in Hippocampal Slices in a Flow System (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Tanak, A. Shouji, M. Sugawara
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 31 号: 4 ページ: 321-325
  • DOI: 10.2116/analsci.31.321
  • NAID: 130005061534
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Electrochemical monitoring of extracellular L-glutamate levels released by high-frequency stimulation at CA1 of hippocampal slices with a glass capillary-based glutamate sensor (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Ikegami, S. Hozumi, A. Shoji, A. Hirano-Iwata, T. Bliss, M. Sugawara
  • 雑誌名: Sensing and Bio-Sensing Research 巻: 2 ページ: 31-37
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Interference between Field Excitatory Postsynaptic Potentials and Simultaneously Recorded Chronoamperometric L-Glutamate Currents in Mouse Hippocampal Slices (2014)
  • 著者名/発表者名: Ayumi Hirano-Iwata, Ryosuke Matsumura, Ryuta Tezuka, Michio Niwano, Tim V. P. Bliss, Masao Sugawara
  • 雑誌名: Electrochem. Commun. 巻: 45 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1016/j.elecom.2014.04.016
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Pore-forming Compounds as Signal Transduction Elements for Highly Sensitive Biosensing (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Sugawara, A.Shoji, M. Sakamoto
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 30 号: 1 ページ: 119-128
  • DOI: 10.2116/analsci.30.119
  • NAID: 130004442232
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of cathepsin B activity for degrading collagen IV using a surface plasmon resonance method and circular dichroism spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Shoji, M. Kabeya, Y. Ishida, A. Yanagida, Y. Shibusawa, M. Sugawara
  • 雑誌名: J. Pharm. Biomed. 巻: 95 ページ: 47-53
  • DOI: 10.1016/j.jpba.2014.02.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Implantable Patch Sensor for L-Glutamate in Hippocampal Slices (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Soma, N. Watanabe, A. Shoji, M. Sugawara
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 29 号: 2 ページ: 181-185
  • DOI: 10.2116/analsci.29.181
  • NAID: 10031156853
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • 査読あり
• [学会発表] The Design of Bilayer Lipid Membranes as a Platform for Channel-Based Biosensing (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Sugawara
  • 学会等名: 8th International Workshop on Nanostructures & Nanoelectronics
  • 発表場所: 仙台市青葉区 東北大学電気通信研究所
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 阻害剤共存下でのL-グルタミン酸センサーの容量性電流に関する基礎検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 今村 俊裕，池上 由季， 穂積 志津子， 高橋 裕輔， 平野 愛弓，菅原 正雄
  • 学会等名: 日本分析化学会第65年会
  • 発表場所: 北海道札幌市北区 北海道大学工学部
• [学会発表] ジャイアントリポソームを用いた高感度蛍光イムノアッセイの構築 (2016)
  • 著者名/発表者名: 阪本 美里, 高橋 裕輔, 東海林 敦, 菅原 正雄
  • 学会等名: 日本分析化学会第65年会
  • 発表場所: 北海道札幌市北区 北海道大学工学部
• [学会発表] 脂質膜内に存在するコレステロールの酸化反応評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 東海林 敦, 山本 美友, 柳田 顕郎, 菅原 正雄
  • 学会等名: 日本分析化学会第65年会
  • 発表場所: 北海道札幌市北区 北海道大学工学部
• [学会発表] Alamethicinチャネルを用いる蛍光イムノアッセイの構築 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西下直希, 坂本美里, 東海林 敦, 菅原正雄
  • 学会等名: 日本分析化学会第65年会
  • 発表場所: 北海道札幌市北区 北海道大学工学部
• [学会発表] 固定化リポソームを用いる脂質内コレステロールの酸化反応の計測法 (2015)
  • 著者名/発表者名: 東海林 敦、池谷 佳奈 吉川未季子 柳田顕朗 菅原正雄
  • 学会等名: 日本分析化学会64年会
  • 発表場所: 福岡県福岡市西区北岡 福岡九州大学伊都キャンパス
  • 年月日: 2015-09-10
• [学会発表] ジャイアントリポソームをマーカーとして用いるイムノアッセイの基礎検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 阪本美里、菅原正雄
  • 学会等名: 日本分析化学会64年会
  • 発表場所: 福岡県福岡市西区北岡 福岡九州大学伊都キャンパス
  • 年月日: 2015-09-10
• [学会発表] 安定な微小平面脂質膜を用いるイムノセンサーの検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 富永 総、西尾将人、菅原正雄
  • 学会等名: 日本分析化学会64年会
  • 発表場所: 福岡県福岡市西区北岡 福岡九州大学伊都キャンパス
  • 年月日: 2015-09-10
• [学会発表] バソフェナントロリンスルホン酸封入MCM-41を用いる血清鉄の目視分析法の構築 (2015)
  • 著者名/発表者名: 阪本美里、日澤啓太、保坂 学、菅原正雄
  • 学会等名: 日本分析化学会第75回分析化学討論会
  • 発表場所: 山梨県甲府市武田 山梨大学甲府キャンパス
  • 年月日: 2015-05-23
• [学会発表] ジャイアントリポソーム（GUVs）を用いたパッチセンサーの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 福田裕之、坂本美里、渡部成美、菅原正雄
  • 学会等名: 日本分析化学会第６３年会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] 海馬CA1領域の高頻度刺激時に放出されるグルタミン酸の計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡部 成美、池上 由季、穂積 志津子、東海林 敦、平野 愛弓、 菅原 正雄
  • 学会等名: 日本分析化学会第６３年会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] 平野愛弓, 松村亮佑，菅原正雄，庭野道夫 (2014)
  • 著者名/発表者名: マウス脳スライス内におけるグルタミン酸電流に及ぼす興奮性後シナプス電位の影響
  • 学会等名: 日本分析化学会第６３年会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] 脂質二分子膜内ステロールの酸化反応評価法に関する基礎検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 池谷 佳奈、青柳 美紀、高辻 龍太郎、柿崎 郁美、東海林 敦、柳田 顕郎、渋澤 庸一、菅原 正雄
  • 学会等名: 第27回バイオメディカル分析科学シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-08-20
• [学会発表] 脂質二分子膜内ステロール化合物によるストレプトリジン O のナノポア形成能の制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 青柳 美紀，高辻 龍太郎，柿崎 郁美，東海林 敦，柳田 顕郎，渋澤 庸一，菅原 正雄
  • 学会等名: 日本薬学会134回年会
  • 発表場所: 熊本
• [学会発表] コラーゲン IV を用いるカテプシン B 阻害活性の評価 ： 表面プラズモン共鳴法の適用
  • 著者名/発表者名: 石田裕樹、東海林敦、渡部成美 菅原正雄
  • 学会等名: 日本分析化学会第６２年会
  • 発表場所: 大阪