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2014 年度 実績報告書

人工細胞膜によるイオンチャネルの高速並列機能解析プラットフォームの構築

研究課題

研究課題/領域番号 25246017
研究機関公益財団法人神奈川科学技術アカデミー

研究代表者

竹内 昌治  公益財団法人神奈川科学技術アカデミー, 人工細胞膜システムグループ, プロジェクトリーダー (90343110)

研究分担者 大崎 寿久  公益財団法人神奈川科学技術アカデミー, 人工細胞膜システムグループ, 研究員 (50533650)
神谷 厚輝  公益財団法人神奈川科学技術アカデミー, 人工細胞膜システムグループ, 研究員 (70612315)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
キーワード膜タンパク質(イオンチャネル) / 薬剤スクリーニング / 脂質膜 / マイクロ・ナノデバイス
研究実績の概要

本研究では、イオンチャネルの高速並列機能解析プラットフォームを構築することを目的としている。そのために、次の3つの研究項目を推進する。①人工細胞膜システムを実現し、②創薬で最重要とされるhERGイオンチャネル膜タンパク質を再構成する手法を確立する。さらに、③hERGチャネルの薬剤スクリーニング試験により実用性を示す。具体的には、研究項目①ではイオンチャネル解析システムの集積化を進め、計測結果取得の効率・再現性の高いプラットフォーム開発を行うことを目的とする。項目②では、培養細胞や無細胞合成系によって得られるイオンチャネルを、①上に形成する人工細胞膜へ再構成する手法を確立する。項目③では、①と②を併せ、阻害剤・亢進剤に対するhERGチャネルの応答を定量的に取得した上で、従来法結果と比較し、提案するシステムの実用性を検証する。最終的には、従来の細胞パッチ法の課題を補う、新規のイオンチャネル高速並列解析プラットフォームとして実用化することを目指している。
平成26年度は、①プラットフォーム開発について、外部企業と連携して、試作デバイスの製作を行った。また、膜形成部品について、膜形成の効率化・再現性向上を目的とした検討を進めた。一方で、②については、無細胞合成系により発現したイオンチャネルについて、人工膜への再構成およびシグナル取得に成功した。③については、製作した試作デバイスの電極特性やシグナル取得成否などについて評価を行った。また、25年度から継続する形で、複数のイオンチャネルに対する阻害剤・亢進剤を用いたスクリーニングを進めている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

平成26年度の目標である、①試作チップの製作およびその評価が進展している点、②においては、培養細胞系に加えて無細胞合成系で発現したイオンチャネルの人工膜への再構成に成功している点、さらに③における阻害剤・亢進剤を用いたスクリーニングが順調に進められている点から、本提案研究の目標を概ね達成できているものと考えている。

今後の研究の推進方策

平成27年度は、これまでの試作結果にもとづき、プロトタイプのイオンチャネル並列解析プラットフォームの製作を行う。また、イオンチャネルを人工細胞膜へ再構成するための条件についてデータベース化を開始する。スクリーニング試験については、大学研究機関などとの共同研究を中心に進める。

備考

論文掲載後に随時、追加予定

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (15件) (うち招待講演 4件) 図書 (4件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] A Portable Lipid Bilayer System for Environmental Sensing with a Transmembrane Protein2014

    • 著者名/発表者名
      Ryuji Kawano, Yutaro Tsuji, Koki Kamiya, Taiga Kodama, Toshihisa Osaki, Norihisa Miki, and Shoji Takeuchi
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 9 ページ: e102427

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0102427

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ナノバイオデバイスが拓く次世代医療・創薬・環境センシング2015

    • 著者名/発表者名
      竹内昌治
    • 学会等名
      nano tech 2015
    • 発表場所
      東京ビッグサイト(東京・江東区)
    • 年月日
      2015-01-30
    • 招待講演
  • [学会発表] Rotational Chambers on Fluidic Channels for the Repetitive Formation of Optically Observable Lipid Bilayer Membranes2015

    • 著者名/発表者名
      Fumiaki Tomoike, Taishi Tonooka, Toshihisa Osaki, and Shoji Takeuchi
    • 学会等名
      The 28th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems
    • 発表場所
      エストリル(ポルトガル)
    • 年月日
      2015-01-22
  • [学会発表] Electrical Detection Of Pesticide Vapors By Biological Nanopores With Dna Aptamers2015

    • 著者名/発表者名
      Aiko Nobukawa, Toshihisa Osaki, Taishi Tonooka, Yuya Morimoto, and Shoji Takeuchi
    • 学会等名
      The 28th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems
    • 発表場所
      エストリル(ポルトガル)
    • 年月日
      2015-01-20
  • [学会発表] Highly Sensitive Biohybrid Sensors2014

    • 著者名/発表者名
      Shoji Takeuchi
    • 学会等名
      TSensors Summit Tokyo
    • 発表場所
      目黒雅叙園(東京・目黒区)
    • 年月日
      2014-12-08
    • 招待講演
  • [学会発表] Artificial Cell Membrane Devices for Pharmaceutical Applications2014

    • 著者名/発表者名
      Toshihisa Osaki, Koki Kamiya, Kosuke Shibasaki, and Shoji Takeuchi
    • 学会等名
      8th International Symposium on Nanomedicine
    • 発表場所
      愛媛大学(愛媛・松山)
    • 年月日
      2014-12-05
    • 招待講演
  • [学会発表] DNAで嗅ぐ!人工嗅覚システムを創る2014

    • 著者名/発表者名
      信川亜衣子、大崎寿久、外岡大志、森本雄矢、竹内昌治
    • 学会等名
      細胞を創る研究会 7.0
    • 発表場所
      東京大学(東京・文京区)
    • 年月日
      2014-11-13 – 2014-11-14
  • [学会発表] Highly Selective and Sensitive Membrane Protein-based Sensing Transistors2014

    • 著者名/発表者名
      Shoji Takeuchi
    • 学会等名
      TSensors Summit
    • 発表場所
      サンディエゴ(アメリカ合衆国)
    • 年月日
      2014-11-12
    • 招待講演
  • [学会発表] Robustness Of Suspended Bilayer Lipid Membrane For Portable Sensor Applications2014

    • 著者名/発表者名
      L.N.S.Zaleha, Toshihisa Osaki, Koki Kamiya, Norihisa Miki, and Shoji Takeuchi
    • 学会等名
      The 18th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
    • 発表場所
      サンアントニオ(アメリカ合衆国)
    • 年月日
      2014-10-28
  • [学会発表] Single-Channel Current Measurement Of A Connexin Hemichannel Expressed Using An In Vitro Protein Synthesis System2014

    • 著者名/発表者名
      Koki Kamiya, Toshihisa Osaki, Ryuji Kawano, Minato Akiyama, Kazunari Akiyoshi, and Shoji Takeuchi
    • 学会等名
      The 18th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
    • 発表場所
      サンアントニオ(アメリカ合衆国)
    • 年月日
      2014-10-27
  • [学会発表] NATURAL FREQUENCY OF BILAYER LIPID MEMBRANE APPLYING FOR ROBUST SENSOR DESIGN2014

    • 著者名/発表者名
      L.N.S.Zaleha、Toshihisa Osaki、Koki Kamiya、 Norihisa Miki、Shoji Takeuchi
    • 学会等名
      第31回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 発表場所
      くにびきメッセ(島根・松江)
    • 年月日
      2014-10-21
  • [学会発表] Cell-sized asymmetric lipid vesicles for membrane dynamics observation2014

    • 著者名/発表者名
      神谷厚輝、大崎寿久、柴崎宏介、竹内昌治
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道・札幌)
    • 年月日
      2014-09-26
  • [学会発表] Microfluidic technology for biomedical applications2014

    • 著者名/発表者名
      Shoji Takeuchi
    • 学会等名
      World Lecture Series on Micro/Nanofluidics
    • 発表場所
      新川崎・創造のもり(神奈川・川崎)
    • 年月日
      2014-08-06
  • [学会発表] Effect of Droplets Interface Area on Mechanical Properties of Artificial Bilayer Lipid Membranes Formed by Droplet Contact Method2014

    • 著者名/発表者名
      L.N.S.Zaleha, Ryuji Kawano, Toshihisa Osaki, Koki Kamiya, Norihisa Miki, and Shoji Takeuchi
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2014
    • 発表場所
      富山市総合体育館(富山・富山)
    • 年月日
      2014-05-28
  • [学会発表] 電位固定法を適用した水平脂質膜マイクロチャンバの蛍光観察2014

    • 著者名/発表者名
      外岡大志、佐藤幸治、大崎寿久、川野竜司、竹内昌治
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第29回研究会
    • 発表場所
      日本女子大学(東京・文京区)
    • 年月日
      2014-05-22
  • [学会発表] 創薬スクリーニングのための人工細胞膜チップ2014

    • 著者名/発表者名
      神谷厚輝
    • 学会等名
      BIO tech 2014
    • 発表場所
      東京ビッグサイト(東京・江東区)
    • 年月日
      2014-05-14 – 2014-05-16
  • [図書] Synthetic Biology Volume 12014

    • 著者名/発表者名
      Toshihisa Osaki, Koki Kamiya, and Shoji Takeuchi
    • 総ページ数
      374(275-291頁)
    • 出版者
      The Royal Society of Chemistry
  • [図書] 生体の科学2014

    • 著者名/発表者名
      外岡大志、大崎寿久、竹内昌治
    • 総ページ数
      141(500-501頁)
    • 出版者
      医学書院
  • [図書] 生体の科学2014

    • 著者名/発表者名
      神谷厚輝
    • 総ページ数
      141(492-493頁)
    • 出版者
      医学書院
  • [図書] 1分子ナノバイオ計測2014

    • 著者名/発表者名
      大崎寿久、竹内昌治
    • 総ページ数
      240(84-86頁)
    • 出版者
      化学同人
  • [備考] 東京大学 竹内研究室

    • URL

      http://www.hybrid.iis.u-tokyo.ac.jp/

  • [備考] 公益財団法人神奈川科学技術アカデミー 人工細胞膜システムグループ

    • URL

      http://www.newkast.or.jp/innovation/labo/takeuchi_project.html

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公開日: 2016-06-01  

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