電気化学顕微鏡を用いた心筋細胞解析技術の開発

• 研究課題/領域番号: 25410162
• 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: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 平野 悠 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生物プロセス研究部門, 主任研究員 (70415735)
• 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: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 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: 電気化学 / 走査型電気化学顕微鏡 / 心筋細胞 / 一細胞分析 / マイクロ電極 / SECM

研究成果の概要

創薬において、新規薬剤候補の心臓へ与える影響を評価するためには、心筋細胞を利用して拍動パターンの解析が必須となっている。本研究では、生細胞を対象に、非接触かつ多機能な観察が可能である走査型電気化学顕微鏡(SECM)を利用して、心筋細胞の動きやエネルギー代謝を一細胞レベルで解析可能なシステムを開発した。特に、SECMのプローブであるマイクロ電極先端に、DNA足場として二種類の酵素を固定化することで局所におけるグルコース濃度測定を実現し、細胞レベルでのグルコース消費評価の可能性を示した。

研究成果

• [雑誌論文] Bienzyme reactions on cross-linked DNA scaffolds for electrochemical analysis. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirano, Y., Ikegami, M., Kowata, K. and Komatsu, Y.
  • 雑誌名: Bioelectrochemistry 巻: 113 ページ: 15-19
  • DOI: 10.1016/j.bioelechem.2016.08.005
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fabrication and characterization of nanoporous gold on microelectrode (2016)
  • 著者名/発表者名: Masiki Ikegami, Yu Hirano, Yasuhiro Mie, Yasuo Komatsu
  • 雑誌名: Journal of Electroanalytical Chemistry 巻: 783 ページ: 188-191
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Analysis of beat fluctuations and oxygen consumption in cardiomyocytes by scanning electrochemical microscopy. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirano, Y., Kodama, M., Shibuya, M., Maki, Y. and Komatsu, Y.
  • 雑誌名: Anal. Biochem. 巻: 447C ページ: 39-42
  • DOI: 10.1016/j.ab.2013.11.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Electrochemistry of Microsomal Human Flavin-containing Monooxygenases 1 and 3 on Naphthalenethiol Thin Films. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ikegami, M., Mie, Y., Hirano, Y. and Komatsu, Y.
  • 雑誌名: Ecs Electrochemistry Letters 巻: 2 号: 12 ページ: G5-G7
  • DOI: 10.1149/2.003312eel
  • 査読あり
• [学会発表] 走査型電気化学顕微鏡を基盤とした心筋細胞解析システムの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 奥村翔、平野 悠、小松 康雄、牧与志幸
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、横浜市
  • 年月日: 2016-12-01
• [学会発表] 走査型電気化学顕微鏡を用いた心筋細胞の拍動解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 奥村翔、平野 悠、小松 康雄、牧与志幸
  • 学会等名: 日本バイオイメージング学会
  • 発表場所: 名古屋市立大学薬学部、名古屋市
  • 年月日: 2016-09-06
• [学会発表] Development of scanning electrochemical microscopy for living cells (2014)
  • 著者名/発表者名: 平野 悠
  • 学会等名: 2nd BPPT-AIST Joint Symposium
  • 発表場所: 北海道
  • 年月日: 2014-09-10
• [学会発表] 走査型電気化学顕微鏡を利用した心筋細胞の拍動解析技術の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 平野 悠、小玉 実生恵、渋谷真宏、牧与志幸、小松 康雄
  • 学会等名: 日本分析化学会第62年会
  • 発表場所: 近畿大学 東大阪キャンパス（大阪府）
• [学会発表] 電気化学測定を利用した一細胞動態解析技術の開発と細胞毒性試験への展開
  • 著者名/発表者名: 平野 悠、小綿 恵子、小玉 実生恵、小松 康雄
  • 学会等名: シンポジウム：細胞アッセイ技術の現状と将来
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所コンベンションホール（東京都）
• [学会発表] フラビン含有モノオキシゲナーゼを用いた酵素固定化電極
  • 著者名/発表者名: 池上 真志樹、三重 安弘、平野 悠、小松 康雄
  • 学会等名: 応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス（神奈川県）
• [学会発表] 2本鎖間架橋化DNAを活用した電極界面上での酵素反応場の構築
  • 著者名/発表者名: 平野 悠、小玉 実生恵、小綿 恵子、池上 真志樹、小松 康雄
  • 学会等名: 薬学会第134年会
  • 発表場所: 熊本大学（熊本県）
• [学会発表] 樹脂製ニードル型マイクロ電極の開発とその特性
  • 著者名/発表者名: 平野 悠、小松 康雄
  • 学会等名: 電気化学会
  • 発表場所: 関西大学千里山キャンパス（大阪府）
• [産業財産権] マイクロ電極の電極表面の処理方法、表面処理マイクロ電極の製造方法及び表面処理マイクロ電極 (2015)
  • 発明者名: 池上真志樹、平野悠、小松康雄
  • 権利者名: 池上真志樹、平野悠、小松康雄
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2015-093240
  • 出願年月日: 2015-04-30