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2013 年度 実績報告書

イオン応答性電界効果トランジスタによるナノ細胞毒性とナノメディシンの評価

公募研究

研究領域ナノメディシン分子科学
研究課題/領域番号 24107507
研究機関東京医科歯科大学

研究代表者

合田 達郎  東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教 (20588347)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
キーワードC-反応性タンパク質 / ホスホリルコリン / カルシウム / pH / 結合速度論 / 補体活性 / バイオミメティックス / 表面プラズモン共鳴
研究概要

炎症マーカーであるヒトC-反応性タンパク質(CRP)は、炎症部位特異的に作用して補体活性化と自然免疫応答を増強するが、血中を循環するCRPがどのように炎症組織細胞を区別して認識するかという作用機構は不明であった。生体分子の病巣特異的な活性化機構はイオン・温度・pH変化といった物理化学的微小環境変化や細胞膜自身の形質変化が引き金になることに着目し、Ca2+を介したCRPとその受容体である細胞膜リン脂質のホスホリルコリン(PC)基との相互作用の解明をおこなった。新たに、細胞膜界面における微小環境を人工的に再構築したセンサープラットフォームを用いて、CRP分子の活性化機構に関する物理化学的パラメータを明らかにした。その結果、一つ目のCa2+がCRPに充填されて初めてCRPはPC基と結合し、二つ目のCa2+がCRPに取り込まれるとPC基との親和性がさらに数倍高まることが判明した。血中の遊離Ca2+濃度が1.2 mMであることを考慮すると、血中を循環するCRPにはCa2+が一つしか結合していない。したがって、炎症組織においてCa2+が上昇することによって、血中を循環するCRPを呼び込み、部位特異的に自然免疫機構活性化させると推察される。また、溶液中のpHの低下もCRP-PC間の相互作用を変化させることが明らかとなった。pHを7.4から6.5に変化させると、生理Ca2+濃度においてCRPとPC表面との親和性は10倍高くなった。一方で、溶液のpHを6.5から5.5に変化させると、逆に親和性が低くなった。つまり、CRPはわずかに酸性化しているイオン微小環境において選択的に結合することが考えられる。これは、炎症組織や感染症組織では、一般的に代謝活性が亢進して代謝産物が増加することによって組織pH環境が弱酸性化することに一致しており、炎症組織がCRPを呼び込む機構として提案できる。

現在までの達成度 (区分)
理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (15件) (うち招待講演 2件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Biomimetic Interfaces Reveal Activation Dynamics of C-Reactive Protein in Local Microenvironments2014

    • 著者名/発表者名
      Tatsuro Goda, Peter Kjall, Kazuhiko Ishihara, Agneta Richter-Dahlfors, Yuji Miyahara
    • 雑誌名

      Advanced healthcare Materials

      巻: 未定 ページ: 未定

    • DOI

      10.1002/adhm.201300625

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Label-free detection of C-reactive protein using highly dispersible gold nanoparticles synthesized by reducible biomimetic block copolymers2014

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiko Iwasaki, Toshihiro Kimura, Masaki Orisaka, Hideya Kawasaki, Tatsuro Goda, Shinichi Yusa
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 未定 ページ: 未定

    • DOI

      10.1039/C4CC01855A

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thiolated 2-Methacryloyloxyethyl Phosphorylcholine for an Antifouling Biosensor Platform2013

    • 著者名/発表者名
      Tatsuro Goda, Miyuki Tabata, Mai Sanjoh, Mai Uchimura, Yasuhiko Iwasaki, Yuji Miyahara
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 49 ページ: 8683-8685

    • DOI

      10.1039/C3CC44357D

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Label-free Potentiometry for Detecting DNA Hybridization using Peptide Nucleic Acid and DNA Probes2013

    • 著者名/発表者名
      Tatsuro Goda, Ankit Balram Singi, Yasuhiro Maeda, Akira Matsumoto, Masaki Torimura, Hiroshi Aoki, Yuji Miyahara
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 13 ページ: 2267-2278

    • DOI

      10.3390/s130202267

    • 査読あり
  • [学会発表] Detection of Biomolecular Recognition Using Bio-Transistor2014

    • 著者名/発表者名
      Miyahara Y, Matsumoto A, Goda T, Maeda Y, Tabata M, Sanjoh M
    • 学会等名
      Pittcon 2014
    • 発表場所
      アメリカ合衆国、イリノイ州、シカゴ、McCormick Place
    • 年月日
      20140302-20140305
    • 招待講演
  • [学会発表] Chronocoulometric Detection of Nucleic Acid with Solid-Phase Rolling Circle Amplification Using Thin-Film Au Electrodes2014

    • 著者名/発表者名
      Tabata M, Yao B, Goda T, Matsumoto A, Miyahara Y
    • 学会等名
      Pittcon 2014
    • 発表場所
      アメリカ合衆国、イリノイ州、シカゴ、McCormick Place
    • 年月日
      20140302-20140305
  • [学会発表] 新医療を切り拓くナノバイオ工学2014

    • 著者名/発表者名
      合田達郎
    • 学会等名
      次世代医工学研究会
    • 発表場所
      沖縄県、那覇市、沖縄県市町村自治会館
    • 年月日
      20140128-20140130
  • [学会発表] イオン応答性電界効果トランジスタによるナノ細胞毒性とナノメディシンの評価2014

    • 著者名/発表者名
      合田達郎
    • 学会等名
      ナノメディシン分子科学第6回全体会議
    • 発表場所
      愛知県、名古屋市、名古屋大学付属病院
    • 年月日
      20140112-20140114
  • [学会発表] Electrochemical Monitoring of Nucleic Acid Amplification2013

    • 著者名/発表者名
      Yamada E, Nogami K, Tabata M, Sanjoh M, Maeda Y, Goda T, Matsumoto A, Miyahara Y
    • 学会等名
      International Symposium on EcoTopia Science 2013
    • 発表場所
      愛知県、名古屋市、名古屋大学
    • 年月日
      20131213-20131214
  • [学会発表] ナノ界面における生体分子ダイナミクスの電気的検出2013

    • 著者名/発表者名
      合田達郎,宮原裕二
    • 学会等名
      第23回日本MRS年次大会
    • 発表場所
      神奈川県、横浜市、横浜市開港記念会館
    • 年月日
      20131209-20131211
  • [学会発表] 吸着タンパク質の電荷と質量に基づく分子様態の評価2013

    • 著者名/発表者名
      合田達郎,宮原裕二
    • 学会等名
      第35回日本バイオマテリアル学会大会
    • 発表場所
      東京都、江戸川区、タワーホール船堀
    • 年月日
      20131125-20131126
  • [学会発表] チオール化リン脂質を用いた耐汚れ性ナノ界面を有するバイオセンサー2013

    • 著者名/発表者名
      合田達郎,田畑美幸,三條舞,内村まい,岩崎泰彦,宮原裕二
    • 学会等名
      第35回日本バイオマテリアル学会大会
    • 発表場所
      東京都、江戸川区、タワーホール船堀
    • 年月日
      20131125-20131126
  • [学会発表] アプタマー機能化ナノ界面を用いたバイオトランジスタ2013

    • 著者名/発表者名
      合田達郎,宮原裕二
    • 学会等名
      第35回日本バイオマテリアル学会大会
    • 発表場所
      東京都、江戸川区、タワーホール船堀
    • 年月日
      20131125-20131126
  • [学会発表] 自己組織化有機単分子膜/AgCl混合表面の構築と電気化学特性2013

    • 著者名/発表者名
      田畑美幸,野上こずえ,合田達郎,松元亮,片岡知歩,津谷大樹,岩井秀夫,宮原裕二
    • 学会等名
      電気学会第30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
      宮城県、仙台市、仙台国際センター
    • 年月日
      20131105-20131107
  • [学会発表] Fabrication and Electrochemical Properties of the Self-assembled Monolayer/AgCl Mixed Surface2013

    • 著者名/発表者名
      Tabata M, Nogami K, Goda T, Kataoka H C, Tsuya D, Iwai H, Matsumoto A, Miyahara Y
    • 学会等名
      Bio4Apps2013
    • 発表場所
      東京都、文京区、東京医科歯科大学
    • 年月日
      20131030-20131031
  • [学会発表] Electrical Sensing for Molecular Dynamics in Nanomedicine2013

    • 著者名/発表者名
      Goda T
    • 学会等名
      International Symposium on Nanomedicine Molecular Science 2013
    • 発表場所
      東京都、文京区、東京大学
    • 年月日
      20131008-20131010
  • [学会発表] フェニルボロン酸含有高分子層を検出界面とするシアル酸認識バイオトランジスタの創製2013

    • 著者名/発表者名
      荒井貴裕,前島雪絵,合田達郎,松元亮,大塚英典,宮原裕二
    • 学会等名
      電気学会 バイオ・マイクロシステム研究会
    • 発表場所
      東京都、大田区、 東京工科大学
    • 年月日
      20130808-20130809
  • [学会発表] Detection of Biomolecular Recognition Using Biotransistor2013

    • 著者名/発表者名
      Miyahara Y, Matsumoto A., Goda T, Maeda Y, Tabata M, Sanjoh M
    • 学会等名
      Tsukuba Nanotechnology Symposium
    • 発表場所
      茨城県、つくば市、産業技術総合研究所
    • 年月日
      20130727-20130727
    • 招待講演
  • [学会発表] 半導体/生体分子ナノ界面の構築とバイオトランジスタへの応用2013

    • 著者名/発表者名
      荒井貴裕,鶴井祐輔,前田康弘,合田達郎,松元亮,宮原裕二
    • 学会等名
      ソフトインターフェースの分子科学第10回公開シンポジウム
    • 発表場所
      東京都、目黒区、東京大学
    • 年月日
      20130711-20130712
  • [図書] スマート・ヒューマンセンシング~健康ビッグデータ時代のためのセンサ・情報・エネルギー技術~2014

    • 著者名/発表者名
      合田達郎,宮原裕二
    • 総ページ数
      265
    • 出版者
      シーエムシー出版
  • [図書] Nanotechnology, Nanosensing2013

    • 著者名/発表者名
      Tatsuro Goda, Yuji Miyahara
    • 総ページ数
      400
    • 出版者
      Studium Press LLC
  • [備考] 宮原研究室 東京医科歯科大学, The Yuji Miyahara Group, TMDU

    • URL

      http://www.tmd.ac.jp/bsr/index.html

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公開日: 2015-05-28  

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