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2019 年度 実績報告書

イオンチャネル1分子機能計測のための人工細胞膜システム制御技術の基盤研究

研究課題

研究課題/領域番号 17H02758
研究機関地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所

研究代表者

大崎 寿久  地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所, 人工細胞膜システムグループ, サブリーダー (50533650)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードマイクロ・ナノデバイス / 脂質 / 蛋白質 / 生物・生体工学 / バイオ関連機器
研究実績の概要

生体膜に存在するイオンチャネルはイオンを選択的に透過させることで、細胞における膜電位形成やシグナル電位発生等の役割を担う。重要な創薬標的だが、従来の電気計測技術であるパッチクランプ法は熟練・専門性を要求するため、イオンチャネル研究分野の発展を阻害していると考えている。研究代表者らは、油中の2つの水滴界面に脂質二重膜を作る「人工細胞膜」を利用したイオンチャネル1分子電気計測システムを提案し、研究開発を推進している。すなわち、両親媒性の脂質分子が油水界面に単分子膜を形成する性質により、2つの水滴界面に脂質二重膜(人工細胞膜)が形成されることを基盤としている。
これまでに、人工細胞膜の構成要素である脂質分子・油相・水相の組成により、形成される脂質二重膜の厚さが影響を受けることや、マイクロチップの材料表面物性・構造が膜安定性に及ぼす影響について研究を行ってきた。2019年度は、こうした研究成果に基づいて、分注ロボットを使用したイオンチャネル計測を試みた。ロボットを使用することで、再現良くマイクロチップ上に脂質二重膜を形成することができた。脂質組成に合わせて油相の組成も変化させることで、脂質二重膜を形成できることも明らかとなった。また、脂質二重膜に対してイオンチャネルを導入し、化合物のスクリーニングを実施した。これらの成果については、国際シンポジウムでの招待講演や、国内外での発表を通して公表を行った。
今後は、共同研究などを通して開発システムの展開を目指すとともに、観測データの解析技術についても研究を進めていきたい。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] Iona College(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Iona College
  • [国際共同研究] University of Lille (INSERM)(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      University of Lille (INSERM)
  • [学会発表] A planar lipid bilayer array for drug screening of intracellular ion channels2020

    • 著者名/発表者名
      Hisatoshi Mimura, Hirotaka Sugiura, Tetsuya Yamada, Koki Kamiya, Shigenori Miura, Toshihisa Osaki, Shoji Takeuchi
    • 学会等名
      64th Annual Meeting of the Biophysical Society
    • 国際学会
  • [学会発表] Quad lipid bilayer module with 1-GΩ series resistors toward quantitative stochastic-biosensors2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshihisa Ito, Toshihisa Osaki, Koki Kamiya, Tetsuya Yamada, Norihisa Miki, Shoji Takeuchi
    • 学会等名
      The 20th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems
    • 国際学会
  • [学会発表] Artificial cell membrane platforms for drug discovery and super sensors2019

    • 著者名/発表者名
      Toshihisa Osaki
    • 学会等名
      Seminar at Institute of Polymer Research Dresden
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Artificial cell membrane platforms for functional analyses and drug screenings of ion channels2019

    • 著者名/発表者名
      Toshihisa Osaki
    • 学会等名
      Ion Channel Modulation Symposium 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] 人工細胞膜システムによる細胞内イオンチャネルのスクリーニング2019

    • 著者名/発表者名
      三村久敏, 杉浦広峻, 山田哲也, 神谷厚輝, 三浦重徳, 大崎寿久, 竹内昌治
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会第40回研究会
  • [備考] 地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所 人工細胞膜システムグループ

    • URL

      https://www.kanagawa-iri.jp/r_and_d/project_res/labo_intro/takeuchi_project/

  • [産業財産権] 膜タンパク質デバイスに関すること2019

    • 発明者名
      伊藤嘉玖、大崎寿久、三木則尚、山田哲也、神谷厚輝、竹内昌治
    • 権利者名
      神奈川県立産業技術総合研究所、ほか
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      未公開

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公開日: 2021-01-27  

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