膜ダイナミクスを利用した動物実験代替法

• 研究課題/領域番号: 25630374
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生物機能・バイオプロセス
• 研究機関: 北陸先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 高木 昌宏 北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 教授 (00183434)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 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: リポソーム / 界面活性剤 / 皮膚刺激性 / 動物実験代替法 / ダイナミクス / 動物実験 / 画像解析

研究成果の概要

界面活性剤の皮膚刺激評価法に動物実験（ドレイズ試験）があるが、代替法の開発が望まれる。リポソームに界面活性剤を添加することで起きる、膜ダイナミクスを解析し、皮膚刺激性の関係を考察した。高刺激性界面活性剤ではリポソームが膜揺らぎを経て膜陥入した後に、膜孔を形成するダイナミクスを観察した。低刺激性界面活性剤では膜揺らぎを経て破裂するダイナミクスを観察した。刺激が起こるメカニズムについて分子レベルで考察し、ダイナミクスの背景、そして皮膚刺激の背景には、膜断面積の増減、フリップフロップが関係していると考え、分子レベルでのモデルを構築した。リポソームの膜ダイナミクスは、代替法の有力候補である。

研究成果

• [雑誌論文] Charge-induced phase separation in lipid membranes (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Himeno, N. Shimokawa, S. Komura, D. Andelman, T. Hamada, and M. Takagi
  • 雑誌名: Soft Matter 巻: 10 号: 40 ページ: 7959-7967
  • DOI: 10.1039/c4sm01089b
  • NAID: 120005624461
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dynamic Morphological Changes Induced By GM1 and Protein Interactions on the Surface of Cell—Sized Liposomes (2013)
  • 著者名/発表者名: Shruti Dhingra, Masamune Morita, Tsuyoshi Yoda, Mun' delanji Vestergaard, Tsutomu Hamada, Masahiro Takagi
  • 雑誌名: Materials 巻: 6 号: 6 ページ: 2522-2533
  • DOI: 10.3390/ma6062522
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effect of oxysterols on the interaction of Alzheimer's amyloid beta with model membranes (2013)
  • 著者名/発表者名: Huong Thi Thanh Phan, Takahiro Hata, Masamune Morita, Tsuyoshi Yoda, Tsutomu Hamada, Mun'delanji C. Vestergaard, Masahiro Takagi
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta, Biomembr. 巻: 1828 号: 11 ページ: 2487-2495
  • DOI: 10.1016/j.bbamem.2013.06.021
  • 査読あり
• [学会発表] 界面活性剤による刺激性と膜ダイナミクスの関連性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 竹村 征樹, 下川 直史,辻野 義雄,高木 昌宏
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会
  • 発表場所: 日本大学理工学部船橋キャンパス 千葉県 船橋市
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] 静電効果と脂質の相転移の結合を取り入れた荷電脂質膜の相分離 (2015)
  • 著者名/発表者名: 下川直史、姫野泰輝、濱田勉、高木昌宏、好村滋行、DavidAndelman
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学 東京都 新宿区
  • 年月日: 2015-03-22
• [学会発表] 脂質分子の電荷が引き起こす膜構造変化と塩添加の影響：膜孔形成と相分離構造とのカップリング (2015)
  • 著者名/発表者名: 姫野泰輝、下川直史、濵田勉、高木昌宏
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学 東京都 新宿区
  • 年月日: 2015-03-22
• [学会発表] 界面活性剤による膜ダイナミクスと刺激性評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 竹村 征樹, 下川 直史,辻野 義雄,高木 昌宏
  • 学会等名: 平成26年度北陸地区講演会と研究発表会
  • 発表場所: 富山大学 富山県 富山市
  • 年月日: 2014-11-21
• [学会発表] 膜ダイナミクスから見たアミノ酸系界面活性剤の皮膚刺激性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 竹村 征樹, 下川 直史,辻野 義雄,高木 昌宏
  • 学会等名: 第66回 日本生物工学会大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター、札幌、北海道
  • 年月日: 2014-09-11
• [学会発表] ハイブリッド脂質を含む多成分混合脂質膜の相挙動 (2014)
  • 著者名/発表者名: 下川 直史、長田 真理子、高木 昌宏
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学,愛知県、春日井市
  • 年月日: 2014-09-07
• [学会発表] 荷電脂質を含むベシクルにおける膜孔形成と相分離構造とのカップリング (2014)
  • 著者名/発表者名: 姫野泰輝、下川直史、濵田勉、高木昌宏
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季
  • 発表場所: 中部大学,愛知県、春日井市
  • 年月日: 2014-09-07
• [学会発表] Phase separation in lipid membranes containing hybrid lipid POPC (2014)
  • 著者名/発表者名: NaofumiShimokawa, Mariko Nagata, Masahiro Takagi
  • 学会等名: Biomembrane Days 2014
  • 発表場所: Harnackhaus, Berlin, Germany
  • 年月日: 2014-09-01
• [学会発表] Charge-induced phase separation in lipid membranes (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Himeno, NaofumiShimokawa, Shigeyuki Komura,DavidAndelman,
  • 学会等名: Biomembrane Days 2014
  • 発表場所: Harnackhaus, Berlin, Germany
  • 年月日: 2014-09-01
• [学会発表] 生体モデル膜における脂質酸化と相分離構造
  • 著者名/発表者名: 依田毅, 乾 航、Phan Huong T. T.、下川直史、Mun’delanjii Vestergaard、濱田勉、高木昌宏
  • 学会等名: 第65回 日本生物工学会大会
  • 発表場所: 広島国際会議場
  • 招待講演
• [学会発表] 膜相分離構造に及ぼす酸化コレステロールの影響
  • 著者名/発表者名: 乾 航、Phan Huong Thi Thanh、依田 毅、下川 直史、高木 昌宏
  • 学会等名: 第65回 日本生物工学会大会
  • 発表場所: 広島国際会議場
  • 招待講演
• [学会発表] Dynamic Response of Menthol on Thermo-Induced Cell Membrane：More than Receptors
  • 著者名/発表者名: Ｐｏｏｊａ Ｇｕｓａｉｎ, Neha Sharma,依田 毅, 下川 直史, 高木 昌宏
  • 学会等名: 第51回生物物理学会年会
  • 発表場所: 京都国際会議場
• [学会発表] アミノ酸系界面活性剤による生体模倣膜ダイナミクスと皮膚刺激
  • 著者名/発表者名: 竹村 征樹・依田 毅・下川 直史・辻野 義雄・高木 昌宏
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
• [備考] 北陸先端科学技術大学院大学 マテリアルサイエンス研究科
  • URL: http://www.jaist.ac.jp/ms/labo/takagi.html
• [備考] 北陸先端科学技術大学院大学・マテリアルサイエンス研究科・高木研究室
  • URL: http://www.jaist.ac.jp/ms/labs/takagi/