2026/06/02 更新

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シマノウチ　トシノリ
島内　寿徳
SHIMANOUCHI Toshinori
所属
環境生命自然科学学域 准教授
職名
准教授
外部リンク

学位

  • 博士(工学) （ 大阪大学 ）

研究キーワード

  • 化学工学

  • 表面科学

  • 分離工学

  • バイオセンサー

  • リポソーム

  • ベシクル

  • アミロイド

  • 化学プロセス設計

  • 亜臨界水

研究分野

  • ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 移動現象、単位操作  / 晶析、反応分離、亜臨界水

  • ライフサイエンス / 生物物理学  / 脂質膜、タンパク質の動的機能

  • ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / バイオ機能応用、バイオプロセス工学  / バイオプロセスのためのソフトマター/ソフト界面設計

  • ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 反応工学、プロセスシステム工学  / 環境プロセス設計、ハイブリッド触媒設計に基づくプロセス強化

学歴

  • 大阪大学   Graduate School of Engineering Science   Department of Materials Engineering Science Division of Chemical Engineering

    1998年4月 - 2000年12月

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    国名： 日本国

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  • 大阪大学   Graduate School of Engineering Science   Department of Materials Engineering Science Division of Chemical Engineering

    1997年4月 - 1998年3月

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  • 大阪大学   School of Engineering Science Direct Affiliates  

    1992年4月 - 1997年3月

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    国名： 日本国

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経歴

  • 岡山大学   学術研究院 環境生命科学学域   准教授

    2021年4月 - 現在

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    国名：日本国

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  • 岡山大学   大学院環境生命科学研究科   准教授

    2012年10月 - 2021年3月

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  • 奈良工業高等専門学校

    2006年4月 - 2007年3月

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  • 大阪大学   大学院基礎工学研究科

    2001年1月 - 2012年9月

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所属学協会

委員歴

  • 化学工学会中国四国支部   事務局  

    2023年4月 - 現在   

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    団体区分：学協会

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  • 分離技術会   編集委員  

    2022年11月 - 現在   

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    団体区分：学協会

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  • 分離技術会   総務委員  

    2022年7月 - 現在   

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    団体区分：学協会

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  • 分離技術会関西支部   会計  

    2022年4月 - 現在   

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    団体区分：学協会

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  • 膜学会   編集委員  

    2017年4月 - 現在   

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    団体区分：学協会

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  • 表面真空学会   ソフトマター部会庶務  

    2017年4月 - 現在   

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    団体区分：学協会

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  • 表面真空学会   編集委員  

    2016年4月 - 現在   

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    団体区分：学協会

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  • 生物工学会   関西支部委員  

    2002年4月 - 2012年9月   

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    団体区分：学協会

    生物工学会

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論文

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書籍等出版物

  • 晶析操作の実務

    島内寿徳（ 担当： 分担執筆 ,  範囲: タンパク質の晶析操作の注意点と最近の進展）

    株式会社 情報機構  2023年11月  （ ISBN:9784865022599 ）

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  • 分離プロセスの最適化とスケールアップの進め方

    島内 寿徳, 白髭 勇季, 木村 幸敬（ 担当： 分担執筆 ,  範囲: 4章9節，p227—237 (モデル生体膜を用いるタンパク質の晶析操作)）

    技術情報協会  2019年11月 

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  • 分離技術のシーズとライセンス技術の実用化

    島内 寿徳（ 担当： 分担執筆 ,  範囲: マイクロキャピラリー型水熱反応分離装置の応用技術）

    分離技術会編  2018年3月 

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    記述言語：日本語 著書種別：学術書

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  • Pharmaceutical Process Chemistry

    Hiroshi Umakoshi, Toshinori Shimanouchi, Ryoichi Kuboi（ 担当： 分担執筆 ,  範囲: Chapter 21, 421-441 (Development of LIPOzyme Based on Biomembrane Process Chemistry)）

    Wiley VCH  2010年 

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  • 進化する有機半導体

    島内 寿徳, 久保井亮一（ 担当： 分担執筆 ,  範囲: 7章2節，p422-430 (導電性高分子/人工細胞膜を用いたストレスセンサの開発)）

    NTS  2006年 

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  • リポソーム応用の新展開 ~人工細胞の開発に向けて~

    久保井 亮一, 島内 寿徳（ 担当： 分担執筆 ,  範囲: 2章2節2，p38-45 (セルサイズリポソームの調製), 9章1節，p472-482 (固定化リポソームクロマトグラフィー), 9章2節，p483-493 (固定化リポソームセンサーとタンパク質の構造異常診断)）

    NTS  2005年 

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  • Study on stress mediated behaviour and preparation of giant vesicles

    Toshinori Shimanouchi, Hiroshi Umakoshi, Ryoichi Kuboi（ 担当： 分担執筆 ,  範囲: Chapter 26, p.369-377 (Strudy on Stress-Medeated Behavior and Preparation of Giant Vesicles)）

    John Wiley & Sons  2000年 

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  • Utilization of Heat Stress Mediated Translocation across Phospholipid Membrane for Protein Separation

    ADVANCES IN BIOSEPARATION ENGINEERING 1996-1997  1998年 

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MISC

  • BXを目指した資源循環のための 環境低負荷なバイオマス変換法の開発 招待

    島内寿徳, 木村幸敬

    分離技術   54 ( 4 )   220 - 226   2024年9月

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    担当区分：筆頭著者,　責任著者   掲載種別：記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）  

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  • Self-assemblies of amyloid beta peptides on glycolipid-embedded membranes 招待

    Toshinori Shimanouchi

    IVSST2023   2Gp01   2023年11月

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    担当区分：筆頭著者,　責任著者   掲載種別：記事・総説・解説・論説等（国際会議プロシーディングズ）  

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  • 反応と分離の協奏 水/有機二相系からなるスラグ流を反応分離場とする5-ヒドロキシメチルフルフラール合成プロセス 招待

    島内寿徳, 木村幸敬, 藤岡沙都子, 寺坂宏一

    化学工学   87 ( 1 )   22 - 25   2023年1月

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    担当区分：筆頭著者,　責任著者   掲載種別：記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）  

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  • 高温高圧水の特性と利用 木質バイオマスからのバイオマスプラスチックモノマーの調製~水が鍵となる3つの化学プロセス~

    木村幸敬, 島内寿徳

    水環境学会誌   44(A) ( 7 )   2021年

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  • Cholesterolと非イオン界面活性剤からなる自己集合体の階層的疎水性の違いによる分子の局在性への影響

    太田ひかる, 林啓太, 杉村春奈, 島内寿徳, 岩崎智之, 中村秀美

    化学工学会秋季大会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   52nd   2021年

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  • 反応場としての脂質膜における動的な間隙構造の役割

    福間早紀, 島内寿徳, 木村幸敬

    膜   45 ( 3 )   2020年

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  • 水素発生を目指したリポソーム/単層カーボンナノチューブ/フラロデンドロン光触媒複合材料の評価

    寺井公亮, 島内寿徳, 内藤雅晴, 袴塚響, 田嶋智之, 高口豊, 木村幸敬

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   85th   2020年

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  • 誘電分光法による膜界面の微視的ダイナミクス解析

    島内寿徳, 福間早紀, 木村幸敬

    表面と真空   62 ( 4 )   2019年

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  • 凍結工程制御に基づく凍結乾燥とPAT技術 招待

    川崎 英典, 島内 寿徳, 木村 幸敬

    分離技術   48 ( 6 )   37 - 46   2018年12月

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    記述言語：日本語   掲載種別：記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）  

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  • 膜の動的特性を利用した分子認識/分子変換 (特集 境界領域シンポジウム Hierarchical Membrane : 動的構造と機能発現)

    島内 寿徳, 福間 早紀, 木村 幸敬

    膜 = Membrane   41 ( 5 )   244 - 250   2016年9月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本膜学会  

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  • ToF‐SIMSを用いた脂質膜上でのアミロイドβ(1‐40)吸着形態の評価

    横山有太, 島内寿徳, 岩井秀夫, 青柳里果

    表面科学学術講演会講演要旨集   35th   12 - 24   2015年12月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：公益社団法人 日本表面科学会  

    アルツハイマー病との強い関係性が指摘されているアミロイドβ(Aβ)の脂質膜上での凝集形態が研究されている。Aβの凝集には脂質膜の物理化学状態が関係することが知られているが、詳細なメカニズムは未だ解明されていない。本研究では、構造の異なる脂質膜へ吸着させたAβの分布をToF-SIMSにより測定した。解析の結果、脂質の種類や共存物質によるAβ吸着形態の差異が示された。

    DOI： 10.14886/sssj2008.35.0_24

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  • 蛍光分子封入リポソームアレイセンサを用いたターゲットタンパク質の検出

    Imamura Ryota, Zhang Ziyang, Murata Naoki, Yamashita Kaoru, Fukuzawa Masayuki, Noda Minoru, Shimanouchi Toshinori

    「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム論文集 電気学会センサ・マイクロマシン部門 [編]   32   1 - 4   2015年10月

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    記述言語：英語   出版者・発行元：Institute of Electrical Engineers of Japan  

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  • 木質バイオマスの亜臨界水抽出と撥水性界面形成への応用 招待

    島内寿徳, 神庭朋也, Wei Yang, 木村幸敬

    ケミカルエンジニヤリング   59 ( 7 )   66 - 71   2014年9月

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    記述言語：日本語   掲載種別：記事・総説・解説・論説等（商業誌、新聞、ウェブメディア）  

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  • “Bio‐Inspired”の視点から膜学を考える:生体膜と人工膜のはざま Membranomeを基盤とするBio‐Inspired膜へのアプローチ

    馬越大, 島内寿徳, 菅恵嗣

    膜   37 ( 6 )   264 - 269   2012年11月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：THE MEMBRANE SOCIETY OF JAPAN  

    It is important to establish a methodology to design and develop a "Bio-Inspired Membrane", which can be defined as an "Artificial Membrane" inspired by structures and functions observed in "Biomembrane". Several approaches relating to this research area are reviewed based on a hierarchical view about the structures and characteristics of the above membranes. A "Membranome" research utilizing a gel membrane immobilizing liposome membrane at high concentration is herewith introduced as one of several approaches to create the "Bio-Inspired Membrane". Some possible data required for the "Bio-Inspired Membrane" are finally discussed, focusing on the physicochemical property of self-assembly included in a total system.

    DOI： 10.5360/membrane.37.264

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  • ポスターセッション (Poster Session)

    吉宗 美紀, 熊切 泉, 馬越 大, 島内 寿徳

    膜   37 ( 6 )   301 - 303   2012年11月

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  • Leakage Current Microsensor Using Liposome Entrapping Electrolyte for Detection of Target Protein

    TAKADA Keisuke, OHARA Yuri, YAMASHITA Kaoru, NODA Minoru, SHIMANOUCHI Toshinori, UMAKOSHI Hiroshi

    電気学会研究会資料. BMS, バイオ・マイクロシステム研究会 = The papers of Technical Meeting on Bio Micro Systems, IEE Japan   2012 ( 8 )   15 - 19   2012年6月

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  • 人工細胞膜上におけるアミロイド形成 招待 査読

    島内 寿徳, 北浦 奈知, 馬越 大, 久保井 亮一

    表面科学   33   40 - 46   2012年

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    記述言語：日本語   掲載種別：記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）  

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  • 生体膜晶析工学の創成に関する基礎工学的研究 招待

    島内 寿徳

    膜   36   233 - 239   2011年

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    記述言語：日本語   掲載種別：記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）  

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  • New Planar-Type Leakage Current and Impedance Microsensor for Detection of Interaction between Electrolyte-Entrapping Liposome and Protein

    P. Lorchirachoonkul, I. Goto, T. Shimanouchi, K. Yamashita, M. Noda

    EUROSENSORS XXV   25   1449 - 1452   2011年

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  • Significant improvement in sensitivity of leakage current microsensor by using denaturant and electrolyte-entrapping DPPC liposomes

    P. Lorchirachoonkul, T. Shimanouchi, K. Yamashita, H. Umakoshi, R. Kuboi, M. Noda

    14th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences 2010, MicroTAS 2010   3   1982 - 1984   2010年12月

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  • As-Lipozyme: Characterization of Its Activity Like Antioxidative Enzymes

    L. Q. Tuan, T.T.T. Huong, H. Umakoshi, T. Shimanouchi, R. Kuboi, K. Shiomori, Y. Baba

    Proc. 2nd International Symposium on Health Hazards of Arsenic Contamination   138 - 142   2010年5月

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    記述言語：英語  

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  • 生体膜界面を晶析場とするタンパク質のアミロイド形成/多形の制御 招待

    島内 寿徳, 北浦 奈知, 大西 諒, 馬越 大, 久保井 亮一

    分離技術   40 ( 6 )   455 - 462   2010年

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    記述言語：日本語   掲載種別：記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）   出版者・発行元：分離技術会  

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  • 脂質膜界面特性に基づくベシクル形成制御

    島内 寿徳, 馬越 大, 久保井 亮一, 石井 治之, 吉本 則子

    化学工学シンポジウムシリーズ   81   107 - 114   2010年

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    記述言語：日本語   掲載種別：記事・総説・解説・論説等（その他）  

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  • 2P-1101 リポソーム膜によるアミロイドの多形制御(2bタンパク質工学,一般講演,酵素学,タンパク質工学および酵素工学,伝統の技と先端科学技術の融合)

    島内 寿徳, 大西 諒, 北浦 奈知, 馬越 大, 久保井 亮一

    日本生物工学会大会講演要旨集   22   34 - 34   2010年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本生物工学会  

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  • MN-P26 Development of membrane chip system for study on membrane-protein interaction(Section X Micro/Nano Technology for Analysis and Cell Manipulation)

    Shimanouchi Toshinori, Ishii Haruyuki, Oyama Ena, Shimauchi Naoya, Umakoshi Hiroshi, Kuboi Ryoichi

    Journal of bioscience and bioengineering   108 ( 1 )   S162 - S163   2009年11月

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    記述言語：英語   出版者・発行元：公益社団法人日本生物工学会  

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  • BE-P3 Preparation of liposome immobilized membrane module and its application(Section V Biomolecular Engineering and Bioseparation)

    Umakoshi Hiroshi, Sugaya Hiroyuki, Tohtake Yuji, Shimanouchi Toshinori, Kuboi Ryoichi

    Journal of bioscience and bioengineering   108 ( 1 )   S65   2009年11月

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    記述言語：英語   出版者・発行元：公益社団法人日本生物工学会  

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  • 漏れ電流マイクロセンサを用いた電解質封入リポソーム・タンパク質間相互作用センシング

    有延 康, 浅井 健, 山下 馨, 野田 実, 島内 寿徳, 馬越 大, 奥山 雅則, 久保井 亮一

    電気学会研究会資料. BMS, バイオ・マイクロシステム研究会 = The papers of Technical Meeting on Bio Micro Systems, IEE Japan   2009 ( 8 )   57 - 60   2009年7月

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    記述言語：日本語  

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  • メンブレン・ストレスバイオテクノロジーとアルツハイマー病の診断

    馬越大, 島内寿徳, 久保井亮一

    分離技術   39 ( 2 )   109 - 114   2009年3月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：分離技術会  

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  • LIPOzyme: Basic and Its Possible Application

    2009年

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  • Immobilization of Liposome on Solid Surface: A Quartz Microbalance Study

    J. Colloid Surface Interf.   in press (2009)   2009年

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  • Negatively-Charged Liposome is Potent Inhibitor of Protein Folding in Post-Translational Process of in vitro Gene Expression

    Biochem. Eng. J.   in press (2009)   2009年

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  • 1Ep18 アミロイド性タンパク質の表面特性解析 : メンブレンチップ解析の利用(その1)(タンパク質工学,一般講演)

    島内 寿徳, Huong Thi Vu, 嶋内 直哉, 馬越 大, 久保井 亮一

    日本生物工学会大会講演要旨集   21   56 - 56   2009年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本生物工学会  

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  • 2Fp06 酵母の凝集現象に関わる細胞表層因子の解析(発酵生理学・発酵工学,一般講演)

    浅山 知大, 島内 寿徳, 馬越 大, 久保井 亮一, 立花 太郎, 東 雅之

    日本生物工学会大会講演要旨集   21   78 - 78   2009年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本生物工学会  

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  • 1Ep20 脂質膜上におけるアミロイド形成と多形(その3)(タンパク質工学,一般講演)

    島内 寿徳, 嶋内 直哉, 大西 諒, 馬越 大, 久保井 亮一

    日本生物工学会大会講演要旨集   21   57 - 57   2009年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本生物工学会  

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  • 1Ep19 メンブレンチップによる脂質膜上におけるアミロイド形成挙動のモニタリング(その2)(タンパク質工学,一般講演)

    島内 寿徳, Huong Thi Vu, 馬越 大, 久保井 亮一

    日本生物工学会大会講演要旨集   21   56 - 56   2009年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本生物工学会  

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  • 微量リポソームPt表面固定化マイクロボロメータによる熱化学センサ

    浅井 健, 山下 馨, 野田 実, 島内 寿徳, 奥山 雅則, 久保井 亮一

    電気学会研究会資料. CHS, ケミカルセンサ研究会   2008 ( 1 )   31 - 34   2008年6月

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  • Characterization of Surface Properties of Streptomyces griseus Cell after Heat Treatment with Liposome Using Aqueous Two-Phase Method

    2008年

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  • メンブレン・ストレスバイオテクノロジーの新展開

    久保井 亮一, 馬越 大, 島内 寿徳

    膜   33(6), 300-306 (2008) ( 6 )   300 - 306   2008年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：THE MEMBRANE SOCIETY OF JAPAN  

    A "Biomembrane"is a key interface to integrate production and separation of target materials through the creationof "new order"on its surface. A model biomembrane, liposome, can recognize (separate)the (bio)moleculesthrough (i)electrostatic, (ii)hydrophobic interaction, and (iii)stabilization effect of hydrogen bonds in the hydropho-bic lipid environment. A novel biomembrane-based catalysis (LIPOzyme: liposome + enzyme)can be designed anddeveloped by integrating the above recognition sites and a simple catalytic center on the liposome surface. A processdesign utilizing LIPOzyme chemistry and the recognition (bioseparation)functions of model-biomembrane (lipo-some)is the basic strategy to achieve a "Biomembrane Process Chemistry"as an application of "Membranomics".

    DOI： 10.5360/membrane.33.300

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    その他リンク： https://jlc.jst.go.jp/DN/JALC/00322917093?from=CiNii

  • メンブレン・ストレスバイオテクノロジーの新展開

    久保井 亮一, 馬越 大, 島内 寿徳

    膜   33(6), 300-306 (2008) ( 6 )   300 - 306   2008年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：THE MEMBRANE SOCIETY OF JAPAN  

    A "Biomembrane"is a key interface to integrate production and separation of target materials through the creationof "new order"on its surface. A model biomembrane, liposome, can recognize (separate)the (bio)moleculesthrough (i)electrostatic, (ii)hydrophobic interaction, and (iii)stabilization effect of hydrogen bonds in the hydropho-bic lipid environment. A novel biomembrane-based catalysis (LIPOzyme: liposome + enzyme)can be designed anddeveloped by integrating the above recognition sites and a simple catalytic center on the liposome surface. A processdesign utilizing LIPOzyme chemistry and the recognition (bioseparation)functions of model-biomembrane (lipo-some)is the basic strategy to achieve a "Biomembrane Process Chemistry"as an application of "Membranomics".

    DOI： 10.5360/membrane.33.300

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    その他リンク： https://jlc.jst.go.jp/DN/JALC/00322917093?from=CiNii

  • Immobilized Liposome Chromatography/Bio-Membrane Module for Bioseparation and Bioreactor

    2008年

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  • LIPOzyme Design Based on Molecular Recognition Function of Liposome -Biomembrane Process Chemistry and Separation Technology-

    2008年

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  • Separation and Analysis for Aβ Peptides Based on Recognition Function of Abnormal Biomembrane ~Membrane Chip Analysis Can Brighten a Potential Aspect of Alzheimer’s Disease~

    2008年

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  • Cationic Liposome DOTAP can Knock-out mRNA and Silence Its Translation in E.coli Cell Free Translation System

    2008年

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  • Simple Ligand/Porphyrin Complex can Induce Both SOD and POD Activities Similar to Those of Metal-Ligand Complex

    2008年

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  • Preparation and Properties of Antioxidative LIPOzyme

    2008年

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  • Biomembrane Process Chemistry and Separation Technology~ Design and Development of Antioxidative LIPOzyme in One-Pot Based on Molecular Recognition Function of Liposome

    2008年

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  • LIPOzyme design based on molecular recognition function of liposome

    2008年

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  • Amyloid fibril formation on biomembrane: Analysis using membrane chip system

    2008年

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  • IMMOBILIZED-LIPOSOME SENSOR SYSTEM FOR DETECTION OF DAMAGED PROTEINS

    Kuboi R., Morita S., V. T. Huong, Ishii H., Shimanouchi T., Umakoshi H.

    Annual Report of FY 2007, The Core University Program between Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) and Vietnamese Academy of Science and Technology (VAST)   120 - 124   2008年

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    記述言語：英語   出版者・発行元：Core University Program Office, Ike Laboratory, Div. of Sustainable Energy and Environmental Engineering, Osaka University  

    Joint Research on Environmental Science and Technology for the Earth

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  • Liposome-Assisted Refolding of Microbial Transglutaminase

    Umakoshi Hiroshi, Yoshimoto Noriko, Yoshimoto Makoto, SHIMANOUCHI Toshinori, KUBOI Ryoichi

    膜   32 ( 5 )   287 - 293   2007年9月

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    記述言語：英語   出版者・発行元：日本膜学会  

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    その他リンク： http://search.jamas.or.jp/link/ui/2008069214

  • 固定化リポソームセンサーと膜関連疾病への応用 招待

    久保井 亮一, 馬越 大, 島内 寿徳

    膜   32 ( 1 )   32 - 39   2007年

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    記述言語：日本語   掲載種別：記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）   出版者・発行元：THE MEMBRANE SOCIETY OF JAPAN  

    The diseases caused by the membrane disorder or damages are categorized as the Membrane-related diseases. Alzheimer's disease (AD), which is one of the membrane-related diseases, has been considered to be accompanied by the oxidative damage of the neuronal cell membrane. Amyloid β-peptide (Aβ), which is a pathological key peptide of AD, interacts with biomembrane and this interaction has been recently paid attention from the viewpoints of not only conformational abnormality but also the influence to biomembrane. And therefore, the modeling of biomembrane using liposome has been desired to develop the liposome-based sensor system. In this article, we surveyed the sensor system using liposome. Firstly, the immobilization techniques for preparation of the immobilized-liposome sensor are surveyed. Secondary, some kinds of sensor have been introduced: (i) (metal affinity) immobilized-liposome chromatography, (ii) immobilized-liposome quartz crystal microbalance method, (iii) immobilized-liposome sensor (Amperometric method), (iv) membrane chip system. These techniques have been developed in a framework of "Membrane Stress Biotechnology". The above methodologies could provide us the quantitative properties of stress responsive function of both the protein and the membrane.

    DOI： 10.5360/membrane.32.32

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    その他リンク： https://jlc.jst.go.jp/DN/JALC/00289812370?from=CiNii

  • 固定化リポソームセンサーと膜関連疾病への応用

    久保井 亮一, 馬越 大, 島内 寿徳

    膜   32(1), 32-39 ( 1 )   32 - 39   2007年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：THE MEMBRANE SOCIETY OF JAPAN  

    The diseases caused by the membrane disorder or damages are categorized as the Membrane-related diseases. Alzheimer's disease (AD), which is one of the membrane-related diseases, has been considered to be accompanied by the oxidative damage of the neuronal cell membrane. Amyloid β-peptide (Aβ), which is a pathological key peptide of AD, interacts with biomembrane and this interaction has been recently paid attention from the viewpoints of not only conformational abnormality but also the influence to biomembrane. And therefore, the modeling of biomembrane using liposome has been desired to develop the liposome-based sensor system. In this article, we surveyed the sensor system using liposome. Firstly, the immobilization techniques for preparation of the immobilized-liposome sensor are surveyed. Secondary, some kinds of sensor have been introduced: (i) (metal affinity) immobilized-liposome chromatography, (ii) immobilized-liposome quartz crystal microbalance method, (iii) immobilized-liposome sensor (Amperometric method), (iv) membrane chip system. These techniques have been developed in a framework of "Membrane Stress Biotechnology". The above methodologies could provide us the quantitative properties of stress responsive function of both the protein and the membrane.

    DOI： 10.5360/membrane.32.32

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    その他リンク： https://jlc.jst.go.jp/DN/JALC/00289812370?from=CiNii

  • DESIGN AND DEVELOPMENT OF MEMBRANE CHIP SYSTEM FOR STRESS SENSOR

    Umakoshi Hiroshi, Shimanouchi Toshinori, Kuboi Ryoichi

    Annual Report of FY 2006, The Core University Program between Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) and Vietnamese Academy of Science and Technology (VAST)   21 - 24   2007年

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    記述言語：英語   出版者・発行元：Core University Program Office, Ike Laboratory, Div. of Sustainable Energy and Environmental Engineering, Osaka University  

    Joint Research on Environmental Science and Technology for the Earth

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  • 3C10-4 Transglutaminase架橋Aβオリゴマーの疎水性とアミロイド線維形成過程に及ぼす効果(酵素学・酵素工学・タンパク質工学,その他,一般講演)

    馬越 大, 濱田 聡, 島内 寿徳, 久保井 亮一

    日本生物工学会大会講演要旨集   19   90 - 90   2007年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本生物工学会  

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    その他リンク： http://search.jamas.or.jp/link/ui/2008290917

  • 3C10-5 Roles of Liposomes and Heat Stress for Enhanced Release of Chitosanase from Streptomyces griseus :

    NGO Kien Xuan, UMAKOSHI Hiroshi, SHIMANOUCHI Toshinori, KUBOI Ryoichi

    日本生物工学会大会講演要旨集   19   91 - 91   2007年

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    記述言語：英語   出版者・発行元：日本生物工学会  

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    その他リンク： http://search.jamas.or.jp/link/ui/2008290918

  • 1B11-1 プロトフィブリルの表面特性に基づくアミロイド線維形成現象の解析(酵素学・酵素工学・タンパク質工学,一般講演)

    島内 寿徳, 廣岩 梓, 西山 圭一, 馬越 大, 久保井 亮一

    日本生物工学会大会講演要旨集   19   59 - 59   2007年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本生物工学会  

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  • DEVELOPMENT OF ELECTROACTIVE POLYMETHYLTHIOPHENE BASED DOPAMINE SENSOR

    Vu Thi Huong, Kuboi Ryoichi, Pham Hung Viet, Shimanouchi Toshinori, Nguyen Minh Tue, Do Phuc Quan

    Annual Report of FY 2006, The Core University Program between Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) and Vietnamese Academy of Science and Technology (VAST)   41 - 46   2007年

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    記述言語：英語   出版者・発行元：Core University Program Office, Ike Laboratory, Div. of Sustainable Energy and Environmental Engineering, Osaka University  

    Joint Research on Environmental Science and Technology for the Earth

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  • DESIGN AND DEVELOPMENT OF OXIDATIVE STRESS RESPONSIVE LIPOSOME MEMBRANE WITH ENZYMATIC ACTIVITY (LIPOZYME) AND ITS APPLICATION TO CHEMICAL/BIOSENSOR

    Kuboi Ryoichi, Shimanouchi Toshinori, Umakoshi Hiroshi, Le Quoc Tuan

    Annual Report of FY 2006, The Core University Program between Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) and Vietnamese Academy of Science and Technology (VAST)   63 - 66   2007年

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    記述言語：英語   出版者・発行元：Core University Program Office, Ike Laboratory, Div. of Sustainable Energy and Environmental Engineering, Osaka University  

    Joint Research on Environmental Science and Technology for the Earth

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  • Design of Stress Sensor Using Conducting Polymers/Artificial Cell Membranes

    7章2節   2006年

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  • LIPOzyme: design and development of artificial chaperone/enzyme liposome

    2006年

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  • Design of stress-mediated bioprocess using liposome - recovery of chitosanase from Streptomyces griseus cells

    2006年

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  • Study on Interaction of Amyloid b-Peptide with Liposome

    2006年

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  • Stress-mediated preparation of liposomes incorporating membrane protein

    2006年

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  • Membrane Chip: Dynamic Analysis of Stressed Membrane-Membrane Interaction

    2006年

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  • Membrane Stress Biotechnology

    2006年

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  • Use LIPOzyme for Stress-Mediated Bioreactor and Bioseparation

    2006年

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  • 1F12-1 SOD Activity with Support of Phospholipid Membrane under Oxidative Stress :

    TUAN Le quoc, NAGAMI Hideto, UMAKOSHI Hiroshi, SHIMANOUCHI Toshinori, KUBOI Ryoichi

    日本生物工学会大会講演要旨集   18   94 - 94   2006年

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    記述言語：英語   出版者・発行元：日本生物工学会  

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  • 2F11-4 脂質膜界面を反応場とするアミロイドβ-金属錯体の酸化酵素様機能 : コレステロールの酸化反応(酵素学,酵素工学,タンパク質工学,一般講演)

    田崎 誠, 吉本 則子, 島内 寿徳, 馬越 大, 久保井 亮一

    日本生物工学会大会講演要旨集   18   102 - 102   2006年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本生物工学会  

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  • 2F09-4 ドーパミン酸化誘導体によるアミロイド繊維の可溶化挙動の解析(酵素学,酵素工学,タンパク質工学,一般講演)

    島内 寿徳, 石川 大介, 野澤 篤司, 馬越 大, 久保井 亮一

    日本生物工学会大会講演要旨集   18   99 - 99   2006年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本生物工学会  

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    その他リンク： http://search.jamas.or.jp/link/ui/2007060153

  • 2G09-4 複核金属型人工酵素リポソームのSOD-like活性の評価(酵素学,酵素工学,タンパク質工学/資源・エネルギー工学,一般講演)

    小濱 雄司, タンル クオク, 島内 寿徳, 馬越 大, 久保井 亮一

    日本生物工学会大会講演要旨集   18   120 - 120   2006年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本生物工学会  

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  • Development of Chemical-and Bio-sensor for Environmental Monitoring

    Shimanouchi Toshinori, Kuboi Ryoichi

    Annual Report of FY 2005, The Core University Program between Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) and Vietnamese Academy of Science and Technology (VAST)   41 - 46   2006年

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    記述言語：英語   出版者・発行元：Core University Program Office, Ike Laboratory, Div. of Sustainable Energy and Environmental Engineering, Osaka University  

    Joint Research on Environmental Science and Technology for the Earth

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  • Preparation Method of Cell-Sized Liposomes

    38-45   2005年

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  • Immobilized Liposome Chromatography

    472-482   2005年

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  • Metal-affinity immobilized liposome chromatography to detect conformational change of peptide

    2005年

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  • Heat enhanced recovery of chitosanase from Streptomyces griceus using aqueous two-phase system

    2005年

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  • Detection of Conformational Change of Protein Based on Protein-Liposome Interaction

    2005年

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  • Metal affinity-immobilized liposome chromatography for detection of conformational change of peptide

    2005年

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  • タンパク質の構造異常疾患におけるアミロイド線維の制御 〜メンブレン・ストレスバイオテクノロジーの視点から〜 招待

    島内 寿徳, 馬越 大, 久保井 亮一

    分離技術   35 ( 6 )   391 - 396   2005年

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    記述言語：日本語   掲載種別：記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）  

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  • DESIGN AND DEVELOPMENT OF NANO-ARTIFICIAL-CELL MEMBRANE BASED NOVEL BIOSENSOR : APPLICATION FOR MONITORING OF AQUEOUS STRESSES

    Kuboi Ryoichi, Morita Seiichi, Yoshimoto Makoto, Ho-Sup Jung, Shimanouchi Toshinori, Umakoshi Hiroshi

    Annual Report of FY 2004, The Core University Program between Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) and Vietnamese Academy of Science and Technology (VAST)   13 - 16   2005年

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    記述言語：英語   出版者・発行元：Core University Program Office, Fujita Laboratory, Dept. of Environmental Engineering, Osaka University  

    Joint Research on Environmental Science and Technology for the Earth

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  • メンブレン・ストレス応答ダイナミクスのモニタリング技術の開発 招待

    島内 寿徳, 森田 誠一, 久保井 亮一

    生物工学会誌   82 ( 5 )   208 - 211   2004年

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    記述言語：日本語   掲載種別：記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）   出版者・発行元：日本生物工学会  

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    その他リンク： http://dl.ndl.go.jp/info:ndljp/pid/10514808

  • Detection of Protein Conformation under Stress Condition Using Liposome as Sensor Materials

    2004年

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  • メンブレン・ストレスバイオテクノロジー--薬物送達システムの設計と開発への応用 (特集 大きな可能性を秘めた研究開発)

    久保井 亮一, 馬越 大, 島内 寿徳

    ケミカルエンジニヤリング   49 ( 4 )   255 - 260   2004年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：化学工業社  

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  • メンブレン・ストレスバイオテクノロジー--薬物送達システムの設計と開発への応用 (特集 大きな可能性を秘めた研究開発)

    久保井 亮一, 馬越 大, 島内 寿徳

    ケミカルエンジニヤリング   49 ( 4 )   255 - 260   2004年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：化学工業社  

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  • Metal Affinity-Immobilized Liposome Chromatography for Stress Mediated Separation of Biomolecules

    Nagami Hideto, Umakoshi Hiroshi, Kitaura Takeaki, Thompson III Gary Lee, Shimanouchi Toshinori, Kuboi Ryoichi

    アジア・太平洋化学工学会議発表論文要旨集   2004   991 - 991   2004年

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    記述言語：英語   出版者・発行元：公益社団法人 化学工学会  

    Investigation and utilization of peptides and proteins depend upon their separation and purification, which may be accomplished with chromatographic methods. Among the possible methods, immobilized metal affinity chromatography (IMAC), first reported by Porath, is known as a useful and powerful tool of the separation and analysis of the peptides and proteins and currently becomes the most popular chromatographic technique. A metal-affinity immobilized liposome chromatography (MA-ILC) was newly developed as a new chromatographic technique to separate and analyze the protein. The MA-ILC was prepared from the immobilized liposome modified with the functional ligands. A N-hexadodecyl -imonodiacetic acid (HIDA) was then used as the functional ligand. The metal ion Cu(II) was first adsorbed by the coordination with the functional ligand-modified liposome, immobilized on a gel matrix before the analysis of the elution behaviors. Synthetic peptides ranging in size from 5 to 40 residues were used to evaluate the retention properties of MA-ILC. The retention properties using usual imidazole elution for MA-ILC at 303 K was compared with those for IMAC, which is a most popular separation method for proteins, and an immobilized liposome chromatography (ILC), which can separate and analyze the protein mainly by the hydrophobic interaction between the liposome and protein. The retention ability of peptide on MA-ILC has both the properties of IMAC and ILC; the capacity factor depends on both the number of His residue in peptide and the hydrophobicity of peptide. It is considered that the retention properties of IMAC could be related not only to the hydrophobic interaction between the peptide and liposome but also to the cluster formation of the ligands on the liposome surface.

    DOI： 10.11491/apcche.2004.0.991.0

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  • Different Roles of Metal Ions Both in the Formation of Amyloid-β Fibri and Superoxide

    Nagami Hideto, Kishida Manabu, Umakoshi Hiroshi, Shimanouchi Toshinori, Kuboi Ryoichi

    アジア・太平洋化学工学会議発表論文要旨集   2004   498 - 498   2004年

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    記述言語：英語   出版者・発行元：公益社団法人 化学工学会  

    The roles of metal ions both on the formation of fibril aggregation of amyloid-β-peptide (Aβ) and on the generation of superoxide by a metal-Aβ complex have been studied to clarify the relationship of both phenomena with the cause of Alzheimer's Disease (AD). Among the several metal ions, the addition of Zn(II) or of Cu(II) was found to increase the formation of Aβ fibril. Although Zn(II) promoted the Aβ fibril formation both at neutral and acidic pH levels, Cu(II) could induce the aggregation of Aβ only at acidic pH. In addition, hydrogen peroxide was generated at neutral pH in the absence of Aβ and Cu(II) beyond a stoichiometric amount of Cu(II) ion, suggesting the formation of a catalytic site that can react between Cu(II) and Cu(I). These results indicate that Zn(II) and Cu(II) at different pHs may each contribute to AD in different modes; the promotion of fibril aggregation (Zn(II) at every pH and Cu(II) at acidic pH) and the formation of superoxide (Cu(II) at neutral pH). The most characteristic aspect is the effect of pH on the promotion of aggregation and the formation of superoxide for the Cu(II)-Aβ system. The coordination structure of the Cu(II)-Aβ complex at neutral and acidic pHs was analyzed by using NMR spectroscopy, circular dichroism (CD), and ESR. The formation of a complex of histidine (His) residues and Cu(II) was found, and the coordination number of the His was suggested to be two at neutral pH and three at acidic pH. These results imply that the intramolecular coordination structure of the Aβ -Cu(II) complex at neutral pH could be converted to the intermolecular one by acidification. The pH variation thus led to a change in the complex structure of Cu(II)-Aβ. This finding suggests the important roles of pH to regulate two phenomena, i.e. the aggregation of Aβ (inhibition of superoxide formation) and the formation of superoxide from Cu(II)-Aβ complex.

    DOI： 10.11491/apcche.2004.0.498.0

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  • Characterization of Stress-Response Behaviors of SOD/CAT on Liposome under Heat/Oxidative Stresses

    Yoshimoto Noriko, Nagami Hideto, Umakoshi Hiroshi, Shimanouchi Toshinori, Kuboi Ryoichi

    アジア・太平洋化学工学会議発表論文要旨集   2004   481 - 481   2004年

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    記述言語：英語   出版者・発行元：公益社団法人 化学工学会  

    A biological membrane is the frontier of the cells against the environmental reactive oxygen species (ROS) and is expected to play an important role in the antioxidant system corporately with antioxidant enzymes. The response behaviors of the antioxidant enzymes (superoxide dimutase (SOD) and catalase (CAT)) were investigated in the presence of artificial membrane, liposome, under the oxidative stress condition in order to obtain the fundamental information for the ROS scavenger system. The intracellular antioxidant enzymes, SOD and CAT, are known to make protective system against ROS. Although the SOD is known to catalyze the dismutation of ·O2- to H2O2. The activity of SOD was lost thoroughly in the presence of H2O2 at high concentration (>5mM). The SDS-PAGE analysis showed that the SOD was fragmented into several small peptides. SOD has two -helix loops, which introduce the substrate ·O2- to the activity center of SOD (Cu(II)). From the circular dichroism analysis of SOD in the presence of H2O2, the contents of α-helix in the SOD were found to decrease in corresponding with the inactivation of the SOD, suggesting that the conformation of the α-helix loops might be varied. However, the SOD was not inactivated in the presence of POPC liposomes while the contents of α-helix were decreased similarly in the case of that without liposome. Based on these results, the possibility to develop the ROS scavenger system using the SOD and CAT together with liposome was finally discussed.

    DOI： 10.11491/apcche.2004.0.481.0

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  • 3I10-2 ストレス条件下におけるアミロイド形成挙動に及ぼす脂肪酸修飾リポソームの共存効果(生物化学工学・分離精製工学,一般講演)

    李 奉局, 西村 大佑, 馬越 大, 島内 寿徳, 久保井 亮一

    日本生物工学会大会講演要旨集   16   229 - 229   2004年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本生物工学会  

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  • 3I10-1 リポソームによる新規なバイオセンサーの設計・開発 : 水相中ストレス成分のモニタリングへの応用(生物化学工学・分離精製工学,一般講演)

    佐々木 勝司, 李 奉局, 島内 寿徳, 森田 誠一, 久保井 亮一

    日本生物工学会大会講演要旨集   16   229 - 229   2004年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本生物工学会  

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  • 固定化リポリームクロストグラフィーによる生理活性物質の分離・分析 招待 査読

    ぶんせき   11   636 - 642   2003年

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    記述言語：日本語   掲載種別：記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）  

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  • Characterization of the surface properties of chitosanase under heat stress condition using aqueous two-phase systems and an immobilized-liposome sensor system

    HS Jung, H Umakoshi, SY Son, T Shimanouchi, R Kuboi

    SOLVENT EXTRACTION RESEARCH AND DEVELOPMENT-JAPAN   10 ( 10 )   123 - 132   2003年

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    記述言語：英語  

    Web of Science

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  • 1K13-5 人工 SOD リポソームの開発と酸化ストレスによる SOD 活性の制御

    永見 英人, 北浦 武明, 島内 寿徳, 馬越 大, 久保井 亮一

    日本生物工学会大会講演要旨集   15   215 - 215   2003年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本生物工学会  

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    その他リンク： http://search.jamas.or.jp/link/ui/2006231303

  • 医薬品製造における晶析技術 タンパク質の構造異常化によるストレス誘導型アミロイドーシス

    島内寿徳, 馬越大, 久保井亮一

    分離技術   32 ( 6 )   347 - 351   2002年11月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：分離技術会  

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    J-GLOBAL

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  • タンパク質の構造異常・アミロイドーシスとそのセンシング 招待

    島内 寿徳, 佐々木 勝司, 久保井 亮一

    ケミカルエンジニヤリング   47   748 - 751   2002年

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    記述言語：日本語   掲載種別：記事・総説・解説・論説等（商業誌、新聞、ウェブメディア）  

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  • ストレス応答型バイオプロセスのためのストレスセンサの開発 招待

    鄭 浩燮, 島内 寿徳, 馬越 大, 久保井 亮一, 金 廣, 櫻井 芳昭, 夏川 一輝

    ケミカルエンジニヤリング   47   752 - 755   2002年

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    記述言語：日本語   掲載種別：記事・総説・解説・論説等（商業誌、新聞、ウェブメディア）  

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  • Eraluation of Interaction between Liposome Membranes Induced by Stimuli Reponsire Polymers and Proteins

    Journal of Bioscience and Bioengineering   93(5), 498-501/,   2002年

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  • Selective separation process of proteins based on the heat stress-induced translocation across phospholipid membranes

    UMAKOSHI Hiroshi, SHIMANOUCHI Toshinori, KUBOI Ryoichi

    Journal of chromatography. B, Biomedical sciences and applications   711 ( 1 )   111 - 116   1998年6月

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講演・口頭発表等

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産業財産権

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受賞

  • 研究助成

    2020年4月   八雲環境科学研究財団   環境低負荷な還元剤フリー金属ナノ粒子 形成法とその応用

    島内 寿徳

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  • 研究助成

    2016年8月   八雲環境科学研究財団   金属無機塩と脂質膜からなるハイブリッド触媒による環境低負荷型反応プロセスの開発

    島内 寿徳

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  • 岡山工学振興会科学技術賞

    2015年7月   岡山工学振興会   水晶振動子を活用するアルツハイマー病治療技術への展開

    島内 寿徳

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  • 研究助成

    2012年12月   大川情報通信基金   生体膜異常化の解析アルゴリズムの構築

    島内 寿徳

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  • 総長奨励賞

    2011年11月   大阪大学  

    島内 寿徳

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  • 膜学会研究奨励賞

    2011年5月   日本膜学会   生体膜晶析工学の創成に関する基礎工学的研究

    島内 寿徳

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  • 6th Annual Report 2005-2006

    2006年  

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  • 第六回 大阪大学論文百選 (2005年度)

    2006年  

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  • 第五回 大阪大学論文百選 (2004年度)

    2005年  

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  • Outstanding Paper Award in APCChE2004 (SCEJ) (Oct.,2004, Kita-Kyushu)

    2004年  

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  • Outstanding Paper Award in APCChE2004 (SCEJ) (Oct.,2004, Kita-Kyushu)

    2004年  

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共同研究・競争的資金等の研究

  • バイオ分離材料における表面汚染抑制と生体分子修復の両立の高度化に関する研究

    研究課題/領域番号：24K01237  2024年04月 - 2027年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    島内 寿徳

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    配分額：17810000円 （ 直接経費：13700000円 、 間接経費：4110000円 ）

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  • 認知症超早期診断に資する血中病因タンパク質検出のための脂質膜イムノセンサ基礎技術

    研究課題/領域番号：23K17476  2023年06月 - 2026年03月

    学術振興会  文部科学省科研費  挑戦的研究(開拓)

    野田 実, 山門 穂高, 澤村, 正典, 島内 寿徳, 寒川, 雅之, 福澤, 理行, WERNER Frederik

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    担当区分：研究分担者 

    配分額：25870000円 （ 直接経費：19900000円 、 間接経費：5970000円 ）

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  • 表面電位制御ベシクルテンプレート法によるメッシュ状中空シリカ粒子の調製

    研究課題/領域番号：22K04820  2022年04月 - 2025年03月

    学術振興会  文部科学省科研費  基盤研究(C)

    林 啓太, 中村 秀美, 島内, 寿徳, 亀井 稔之, 石井, 治之, 岩崎 智之

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    担当区分：研究分担者 

    配分額：4160000円 （ 直接経費：3200000円 、 間接経費：960000円 ）

    本年度は主にシリカ粒子のテンプレートとなるベシクルの特性解析と，このテンプレートを用いたメッシュ状中空シリカ粒子の調製に関して検討を行った．研究当初はdidodecyldimethylammonium bromide (DDAB)とsodium dodecyl sulfate (SDS)から構成されるDDAB/SDSベシクルを用いて検討を行う予定であった．しかし，DDAB/SDSベシクルは安定性が低く，本研究で行った条件では目的とする粒子が得られなかった．そのため，カチオン脂質として1,2-dioleoyl-3-trimethylammonium-propane (DOTAP)を用い，1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DSPC)，cholesterol (Chol)と混合してDOTAP/DSPC/Cholリポソームをテンプレートとした．蛍光プローブを用いた検討でDOTAP/DSPC/CholリポソームはDOTAP-rich相とDSPC-rich相に相分離することが明らかとなった．また，coumarinを用いた検討で，DOTAP-rich相界面は周囲の環境よりも塩基性であることが明らかとなった．このDOTAP/DSPC/Cholリポソームにtetraethyl orthosilicate (TEOS)を添加したところ，界面pHの違いによってTEOSの重合はDOTAP-rich相において選択的に進行することが明らかとなった．つまり，DOTAP/DSPC/Cholリポソームを用いることで，特定の部分のみがシリカ膜に覆われたメッシュ状中空シリカ粒子の調製に成功した．今後，このメッシュ状中空シリカ粒子にβ-galactosidaseを内包してタンパク質キャリアとして応用可能であるか議論する．

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  • 表面汚染抑制と生体分子修復の両立を目指した、新規バイオ分離材料の開発

    研究課題/領域番号：21H01692  2021年04月 - 2024年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    島内 寿徳

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    配分額：17290000円 （ 直接経費：13300000円 、 間接経費：3990000円 ）

    本年度の研究実施計画に対応した結果を以下において個別に述べる。
    （１）モデル細胞膜の作成…ポリビニルピロリドンやポリメチルメアクリレートなどにより高分子支持膜を作成した。また、リン脂質と糖鎖脂質の混合脂質系を作成した。（２）リン脂質ポリマーの準備…高分子鎖長をn = 10～100まで変化させたものを準備した。（３）上記膜材料の物性評価…蛍光プローブの運動性の高さを偏向解消法で定量化し、極性環境の評価も行った。二重染色法により、混合脂質膜系の相分離性などを観察できるようになった。（４）動的ナノ空間分布の評価…原子間力顕微鏡を用いて膜内部に存在する動的構造を可視化した。さらに膜弾性係数を評価し、水和構造が強固なほど弾性が弱くなることが示唆された。（５）リン脂質ポリマー膜表面へのタンパク質吸着過程の検討…原子間力顕微鏡を用いて膜材料表面の付着力測定を行い、タンパク質の表面物性を用いて付着力を補正して吸着量を推定する補正関数を決定できた。（６）タンパク質の成長相モニタリング…まず蛍光標識タンパク質を作成した。膜界面でのアミロイドβ（Aβ）と高分子の絡み合いによる空間的制限がAβの並進拡散を抑制し、結果としてアミロイド核形成に影響を与えることが示された。
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    さらに、（３）と（６）を踏まえると、タンパク質が平面膜上の特定の領域に集中して吸着されやすいことが判明した。この現象が各成長相の成長ダイナミクスに関連していることが示唆された。さらに、（１）と（６）より、膜上の並進拡散特性について、分子量と構造状態の双方に依存性があることが見いだされた。それゆえ、成長相の選択は界面上での並進拡散過程に関連するという予想は外れていないと考えられる。

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  • プリオン様タンパク質の特異的超高感度検出に基づく病態診断用チップの基礎検討

    研究課題/領域番号：20H00663  2020年04月 - 2024年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    野田 実, 山門 穂高, 澤村 正典, 島内 寿徳, 寒川 雅之, 福澤 理行

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    配分額：44980000円 （ 直接経費：34600000円 、 間接経費：10380000円 ）

    令和３年度はⅠ．センサ検出能力の生化学的側面として以下、検出分子技術手法が具体的進展した。
    １．aSyn凝集体の検出ではsandwich ELISA法にてpg/mlオーダーの検出系を確立し、髄液・血清においても交雑物質の影響を受けず標準物質と同様の感度を確認した。RT-QUICでも1pg/ml以下の標準物質の検出が可能とし、ELISAと組合せ脳homogenateからパーキンソン病、多系統萎縮症特異的なaSyn凝集体の検出を確認した。２．①脂質種を最適化、②機能性分子による脂質膜修飾添加双方として、相分離性脂質混合系や糖鎖脂質の混合系がaSynのモデル系としてのAβに対する検出感度を増強しこの脂質組成をaSynモノマーに応用した結果、aSyn凝集体形成過程への大きな干渉を確認できた。
    Ⅱ．集積アレイセンサ化では各要素技術が順調に進展した。１．マイクロ流路構造では、新規マイクロ溶液供給システムを構築し、測定溶液供給時におけるカンチレバーセンサの基本検出動作を確認し、出力ノイズ・変動は従来単体液滴保持構造センサでの測定前変動と同等だった。２．①カンチレバーセンサでは、1)ピエゾ抵抗検出部応力集中：1桁弱の感度向上、2)溶液中塩濃度の最適化：約５倍の感度向上、3)PD患者血清測定にて1),2)による数倍の識別性向上を確認した。QCMで上記検証を行いPD患者、非患者、健常者を含めサンプル数約５での再現性、十分な識別性を確認した。②IS-FETでは、ゲート検出部に特化したMOSダイオード自体のアレイ化使用を検討した。
    ③LSPRを含めてⅢ．アレイセンサ信号情報処理ではデータ収集性を最優先しており、吸収スペクトルの二次元分布を手動走査測定可能なパイロットシステムを構築してLSPR吸光度測定に成功し、LSPRチップへの適用性を確認した。

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  • マイクロ流体システムによるアミロイドーシス指向型バイオ機能性ナノカプセルの設計

    2020年04月 - 2022年03月

    日本学術振興会  二国間交流事業  共同研究（日本-韓国）

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    担当区分：研究代表者 

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  • パーキンソン病患者由来αシヌクレイン凝集体を高感度検出するバイオセンサ新技術創製

    研究課題/領域番号：19K22964  2019年06月 - 2022年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)  挑戦的研究(萌芽)

    野田 実, 山門 穂高, 島内 寿徳, 寒川 雅之

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    配分額：6370000円 （ 直接経費：4900000円 、 間接経費：1470000円 ）

    本研究では、申請者が研究、開発してきたリポソーム固定化カンチレバーセンサ技術とRT-QuIC法という異常凝集タンパク質(aSyn)増幅技術を組み合わせて、aSyn凝集体の特異的かつ超高感度な検出の可能性を探索することを目的とする。今まで申請者はaSynフィブリル自体は10 nMオーダーまで高感度検出できているが、臨床医学では数十fMレベルの感度での特異的検出が必要である。臨床医学での現使用技術では感度自体、特に再現性の点で能力不足で実用レベル技術は現在無い。
    本現況に対して本年度実施した研究では新たなバイオプロトコルとして、「その微量フィブリルのモノマーへの自己鋳型化現象」がリポソーム等の本分子系で発現するかを検討した。比較的高濃度であるμMオーダーのaSynモノマー溶液に極微量、例えば百fMオーダーのフィブリルを添加した場合、自己鋳型化による増幅現象を本センサで検出できるか実験、確認した。その結果、約700fMのフィブリルを数時間で検出できた。この結果は非常に画期的であり、臨床医学側からのパーキンソン病患者、患者予備軍の方々から生体液、主に髄液中で、他のタンパク質等バイオ分子夾雑物からのaSynフィブリルを特異的に検出する次のステージに進めることができた。
    一方本研究を構成する基礎技術の研究成果として、脂質技術として従来のゲル相と異なり液晶相DOPCを用いた結果、高いaSyn検出感度を得た。また糖脂質C16, C18修飾で検出感度増大を確認し糖脂質の相分離によるaSyn-糖脂質間相互作用が多点結合と推定できた。基盤センサ技術となるカンチレバーセンサで応力検出の根幹となる応力集中箇所にひずみ抵抗を形成、設計、試作した結果、荷重印加によるひずみ抵抗変化で従来の20倍程度の感度向上を達成することができた。このセンサ基礎性能の向上により上記からさらなる高感度検出が可能となった。

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  • 医療用ナノマシンの数理科学的特性解析と設計提案

    研究課題/領域番号：16KT0133  2016年07月 - 2019年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    小布施 祈織, 坂上 貴之, 島内 寿徳

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    配分額：4810000円 （ 直接経費：3700000円 、 間接経費：1110000円 ）

    血管を模した穴のある管内において, ナノマシンおよびナノマシン排除物質を表現する物体が血流に従って運動する数値実験を行った結果, 血管壁の穴とナノマシンのサイズが同程度であるときにナノマシンが穴を通過する確率が高い可能性が示唆された。
    基本的な数理モデルの作成として,穴の開いた壁で作られる半無限平面内に２次元せん断流を仮定し,パッシブ粒子の２次元運動を, 複素解析を用いてモデリングし, 穴を通過する確率の数値実験を行った。血管を模した領域(異なる境界条件が繰り返される壁を持つ管)においてせん断流と微粒子が存在する場合について考え,transform methodを用いて微粒子の挙動解析を試みた。

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  • Ａβオリゴマー化動態検出センサの構築

    研究課題/領域番号：16K14254  2016年04月 - 2017年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究  挑戦的萌芽研究

    野田 実, 徳田 隆彦, 島内 寿徳, 寒川 雅之, 山下 馨

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    配分額：3640000円 （ 直接経費：2800000円 、 間接経費：840000円 ）

    蛋白質異常化凝集・蓄積型疾患であるアルツハイマー病の早期簡易診断および病理変化の進展度評価ができるアミロイドβ(Ａβ)オリゴマー化動態検出センサの構築を進めた。構成するセンサデバイス技術、バイオ技術として、Ⅰ．Ａβオリゴマー化動態検出センサの構築、Ⅱ．センサ高感度化の研究、Ⅲ．ELISA結果との比較、を研究対象として進めた。マイクロ流路を有するリポソームカンチレバーセンサから構成されるμTASチップを試作し、特にヒト血清中でのＡβオリゴマー化に関連する同線維伸長動態を選択的に検出できた。またリポソーム脂質種の選定、低雑音化回路技術、基板温度制御技術により1 nM以下の高感度検出性が推定できた。

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  • Membrane-on-Membrane ～階層型自己組織化材料の創成～

    研究課題/領域番号：26249116  2014年04月 - 2019年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    馬越 大, 菅 恵嗣, 島内 寿徳, 林 啓太, 岡本 行広, 中村 秀美, 塩盛 弘一郎, 石上 喬晃, 岩崎 文彦, 廣瀬 正典, 田口 翔悟, 渡邉 望美

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    配分額：40170000円 （ 直接経費：30900000円 、 間接経費：9270000円 ）

    リン脂質分子の自己組織系であるリポソーム(Liposome)を活用し，膜(Membrane)界面における分子認識・変換能を顕在化させるための膜場設計について検討し，さらにはLiposome≒分子集合体を一つの「単位(Unit)」とする事により，従来の機能性材料とは一線を画した新しい材料(Membrano-on-Membrane (MoM))の設計戦略について提案した．一例として，ミクロ~メソスケールで“秩序高い”膜場をデザインしたリポソームをコアユニットとして，膜場を緻密に積層下させた階層型材料を設計する事で，L-アミノ酸に対する高いキラル分離能を有するバルク材料の開発に成功した．

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  • Ａβ異常化疾患簡易診断のための標識フリー集積チップ指向リポソーム物理センサ

    研究課題/領域番号：26630157  2014年04月 - 2016年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究  挑戦的萌芽研究

    野田 実, 島内 寿徳, 松岡 照之, 山下 馨, 馬越 大, 成本 迅

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    配分額：4030000円 （ 直接経費：3100000円 、 間接経費：930000円 ）

    リポソーム物理センサのセンシング手法として検討する開口プローブ誘電分散解析にて、複数のセンシング分子としての脂質種を使用でき、かつ異なるターゲットバイオ分子種・条件を同時に計測するためのアレイ計測システムを構成し、基本動作が可能であることを確認するとともに、複数セルの利用、測定から、健常者ヒト血清中でもAβ(1-40)の脂質膜(生体模擬膜)上の線維伸長・凝集反応現象を同誘電分散スペクトルでの誘電緩和幅変化から検出できた。申請者の他のセンサ技術であるカンチレバーセンサの測定からも同様の現象を確認できた。異なる脂質膜間ではAβとの相互作用強度が異なることが明白になり、本センサ感度向上の知見を得た。

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  • 金属無機塩と脂質からなる新規ハイブリッドナノ触媒の調製とバイオPET前駆体合成反応への応用

    研究課題/領域番号：14541900  2014年 - 2015年

    科学技術振興機構  産学が連携した研究開発成果の展開/研究成果展開事業/研究成果最適展開支援プログラム(A-STEP)/探索タイプ

    島内 寿徳

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    ポリエチレンテレフタラートの代替物質である2,5-フランジカルボン酸(FDCA)の生産プロセスのための触媒開発を対象とした．金属無機塩型触媒と脂質構造体とを複合化して得た触媒をハイブリッドナノ触媒と呼び，FDCA合成を試みた結果，最大74%の収率を得た．特筆すべき点として，既往の方法と比較し，より低温かつ非NaOH系でのFDCA合成を達成した点である．今回検証した限りでは，ゲル担体にリポソームを共有結合により固定化し，金属触媒を担持させる構造が繰り返し使用と長期保存性に優れ，カラム操作に展開できることを実証した．加えて，安価な界面活性剤でハイブリッドナノ触媒を作成できることも見出した．

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  • アミロイド形成に学ぶ，タンパク質修復動作を有したバイオインターフェースの設計開発

    研究課題/領域番号：24686086  2012年04月 - 2015年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(A)  若手研究(A)

    島内 寿徳

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    配分額：27170000円 （ 直接経費：20900000円 、 間接経費：6270000円 ）

    本課題では，タンパク質の変性現象を包括した“アミロイド形成現象”に対する細胞膜応答を手本として，『タンパク質の損傷修復機能を有する医療デバイス用バイオインターフェースの設計指針の開発』を目標とする．リン脂質，界面活性剤，高分子などの広範囲は界面形成用材料を用いて，界面の動的特性を評価し，アミロイド性タンパク質の吸着・構造変化・アミロイド形成の分子論的機構を検討した．その結果，医療用デバイスのためのバイオインターフェースの設計指針として，流動性が高く，タンパク質の膜界面内部への配向が可能な程度の運動性が構成分子に対して担保される必要があることが示唆された．

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  • 新規スクリーニングシステムによるアミロイド毒性変換技術の開発

    研究課題/領域番号：23656525  2011年 - 2012年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究  挑戦的萌芽研究

    島内 寿徳

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    配分額：3770000円 （ 直接経費：2900000円 、 間接経費：870000円 ）

    アミロイドは生体膜上で増殖し,細胞毒性を誘導する.しかし,生体膜上で形成したアミロイドの増殖・毒性発現を防ぐ手段はない.本研究では,リポソームによるアミロイドの毒性変換技術(低毒性化・無毒化)の開発にチャレンジした.リポソームのライブラリーからアミロイドの毒性変換が可能な新規な脂質組成のリポソームを選抜でき,アミロイド形成阻害/分解活性を誘導可能なLIPOzymeの調製に成功し,アミロイドの毒性を低減するプロセスの構築への道筋をつける事に成功した.

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  • 脂質分子を活用するタンパク質精製のための省エネ型晶析モジュールの開発

    研究課題/領域番号：11102038  2011年

    科学技術振興機構  産学が連携した研究開発成果の展開/研究成果展開事業/研究成果最適展開支援プログラム(A-STEP)/探索タイプ

    島内 寿徳

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    本課題では、タンパク質の結晶(アミロイドを含む)が得られ、その結晶形態(多形)の制御が可能な晶析膜モジュールを開発することを目標とした。モデルタンパク質としてアミロイドβペプチド(Aβ)を用いると、リポソームによる結晶化(アミロイド形成)とその形態制御も可能である事が分かった。次に、非対称孔構造を有する透析膜モジュールにリポソームを充填したものを晶析モジュールとして使用した結果。Aβアミロイドの高回収率(～80%)を達成した。しかし、膜モジュール環境が結晶成長挙動に影響を及ぼすため、形態制御は現時点では困難である事が明らかになった。今後はモジュール環境の影響を低減するため、リポソームを高濃度条件でゲルマトリックスに包埋するための技術開発を展開したい。

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  • 光学分割LIPOzymeを用いたキラル分離膜モジュールの開発

    研究課題/領域番号：22656177  2010年 - 2012年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究  挑戦的萌芽研究

    馬越 大, 久保井 亮一, 島内 寿徳

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    配分額：2170000円 （ 直接経費：1900000円 、 間接経費：270000円 ）

    キラル分離法あるいは(化学的処理酵素的処理を伴う)不斉合成法は,医薬品製造プロセスの経済性・操作性・環境負荷を決定付ける重要なキー単位操作である.光学異性体を高度分離するために,キラル分離ならびに不斉合成のコア材料として,リボソーム,ならびに,不斉合成LIPOzymeを安定に固定化した膜モジュールを調製する.網羅的な解析データに基づいて,キラル認識の原理に迫り,同時に,大規模分離に耐えられる分離膜としての可能性を探る.初年度では,リボソームのキラル分離データベース:リボソームのキラル分離能力の系統的解析により基礎データベースを拡充することを目的とした
    まず,自然界に存在するL体の脂質から成るリボソーム((L)-リボソーム,と表記)を用いて,L体ならびにD体のアミノ酸のキラル分離能力を検討した.その結果,L-アミノ酸は(L)-リボソームに吸着したが,D-アミノ酸は吸着しなかった.特に,L-トリプトファンは97%吸着したが,D-トリプトファンは0%であった.さらに,L-/D-トリプトファン等モル混合溶液(ラセミ体)の光学分割にも成功した.アミノ酸吸着機構を検討した結果,静電的/疎水的相互作用,水素結合,ならびに不正炭素の配置が鍵であることが示唆された。また,吸着アミノ酸は脂質膜表面を流動化すると脱離することが確認され,分離プロセスとしての応用も可能であることが分かった.本萌芽技術は特許出願している
    2年目以降,不斉合成LIPOzyme : LIPOzyme触媒との組合せによるエナンチオ選択的な化学変換(酸化・還元・加水分解ほか)手法に関する基礎的なデータを集積する.さらに,3年目では,光学分割LIPOzyme膜モジュール:既存の独自技術であるリボソーム固定化膜モジュールを用いて,モジュール内部に上記LIPOzymeを固定化し,モジュール性能を検証する予定である

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  • シリコン集積センサ構造リポソームインタクト固定化バイオセンサ技術の安定化・高度化

    研究課題/領域番号：22360144  2010年 - 2012年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    野田 実, 島内 寿徳, 山下 馨, 福澤 理行, 寒川 雅之, 久保井 亮一, 馬越 大, 奥山 雅則

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    配分額：18980000円 （ 直接経費：14600000円 、 間接経費：4380000円 ）

    シリコン集積バイオセンサの構成要素としてリポソーム微小液滴保持、超分子形状のインタクト固定化、固定化後の各センシング原理の実証を行ってきたリポソームバイオセンサデバイス、同センシング技術の精度・性能を一層向上、安定化するために、新たな技術考案を行い検討した。また新たに電子デバイス工学技術に基づく検知原理によるリポソームバイオセンサ技術(インピーダンスセンサ技術、蛍光アレイデバイス技術・同検出技術)の開発を進めた。その結果、リポソーム液滴保持検出部での定量性を向上でき、漏れ電流センサ、カンチレバー歪みセンサの感度等性能向上、インピーダンスセンサにて100 nLオーダーでのリポソーム-ターゲットタンパク質間相互作用検知、蛍光アレイセンサでのターゲット分子識別に至る蛍光信号検出を実現することができた。

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  • アミロイド可溶化を指向するリポソーム膜上ペプチド断片提示技術の研究

    研究課題/領域番号：21246121  2009年 - 2011年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    久保井 亮一, 島内 寿徳, 馬越 大, 吉本 誠, 塩盛 弘一郎, 後藤 祐児

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    配分額：45370000円 （ 直接経費：34900000円 、 間接経費：10470000円 ）

    リン脂質ニ分子膜からなる閉鎖系小胞であるリポソームを生体膜モデルとして用い,リボソーム膜上におけるAβ/ Cu錯体の結晶形態(多形)と触媒機能を体系的に解析した.リポソーム膜の酸化損傷状態がアミロイドの形態に顕著な影響を与えると共に,酸化反応の触媒活性の制御にも関与している事が明らかになった.ペプチド断片をリポソーム膜上に提示した触媒材料(LIPOzymeと定義)を比較系とした実験により, Aβ/ Cu錯体の触媒活性の制御機構を明らかにした.このような機能を透析モジュールと組み合わせる新規なリポソーム充填法を開発し,生体膜異常化の診断/正常化を制御するシステムの開発が原理的に可能である事が示された.

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  • ジャンクペプチド再機能化によるストレス応答型LIPOzymeリアクターの設計開発

    研究課題/領域番号：20360350  2008年 - 2010年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    馬越 大, 久保井 亮一, 島内 寿徳, 塩盛 弘一郎, 中村 秀美, 森田 誠一

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    配分額：18720000円 （ 直接経費：14400000円 、 間接経費：4320000円 ）

    モデル生体膜であるリポソーム膜上に触媒活性点を構築することで,酵素様機能であるLIPOzyme(Liposome+Enzyme)機能が誘導できることを示した。この機能は,(1)電子移動反応,(2)プロトン移動反応,(3)求核/求電子置換反応,の3項目で整理できることが分かった。これらの反応機構を実現するように,ジャンクペプチドやリガンド,ならびにそれらの金属錯体をリポソーム膜上に配位させ,秩序構造を誘導すればよい事を見出した。LIPOzymeを担体に安定に固定化する手法を検討し,透析膜モジュールへの大容量の固定化に成功した。今後の反応・分離モジュールとしての本格的な展開の糸口を得る事ができた。さらに、ジャンクペプチドの疎水性、電荷密度、水素結合安定性のマッピングを進め,脂質組成の条件も明らかにし,LIPOzyme設計のためのデータベースを整備した。

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  • 生体膜上におけるアミロイド性タンパク質の結晶多形現象の解明と制御方法の確立

    研究課題/領域番号：20760539  2008年 - 2009年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(B)  若手研究(B)

    島内 寿徳, 後藤 祐児, 野田 実

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    配分額：4290000円 （ 直接経費：3300000円 、 間接経費：990000円 ）

    アミロイド線維形成は結晶化現象との類似性がある。事前に形成したアミロイドを超音波処理して得た断片は種晶(seeds)の役割を担う.seedsはモデル生体膜であるリポソームの共存条件において多様な伸長挙動を示した.特に,酸化ストレスやそれによって生成する酸化脂質が共存する場合,星状の球状アミロイド(スフェルライト)が形成されることが分かった.したがって,リポソーム膜がアミロイドの多形を決めていることが示唆された.

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  • バイオメンブレン・クロマトグラフィーの創成

    研究課題/領域番号：19656203  2007年 - 2009年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究  挑戦的萌芽研究

    久保井 亮一, 馬越 大, 島内 寿徳, 森田 誠一

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    配分額：3300000円 （ 直接経費：3300000円 ）

    「バイオメンブレン・クロマトグラフィー」を開発するために,最小分離基材となる「超機能性リポソーム(生体膜Mimics)」の調製を中心として,次の3段階に分けて研究を進めてきた:(第1段階)超機能性リポソームの調製ならびに機能評価;(第2段階)超機能性リポソームの固定化ならびに安定性評価;(第3段階)バイオメンブレン・クロマトグラフィーの基礎
    最終年度は,バイオメンブレン・クロマトグラフィーの基礎データ蓄積と,工学的な応用について検討した.特に,【高度分離】ならびに【反応分離】に主眼においた,下記の2つのケーススタディを対象として,基礎と応用を密接にリンクさせた.
    [ケーススタディ]
    (A)高度分離モード:Alzheimer症関連ペプチドの構造状態の解析
    (B)反応/分離モード:リポソームをコア材料とする臓器代替デバイス(リポソーム人工臓器)の開発
    Amyloid β-Peptideを始めとするアミロイド性タンパク質(ケーススタディ(A))や抗酸化酵素を始めとする機能性酵素(ケーススタディ(B))を対象として,ストレス負荷により分子認識モードを制御したバイオメンブレン・クロマトグラフィーを用いて網羅的に解析した.既存のクロマトグラフィー(イオン交換,アフィニティなど)で得られる情報と比較し,バイオメンブレン・クロマトグラフィーの特徴ならびにその利用方法を体系化した.

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  • Si集積センサ構造上リポソームインタクト固定によるバイオセンサデバイス技術の検討

    研究課題/領域番号：19360162  2007年 - 2009年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    野田 実, 島内 寿徳, 奥山 雅則, 久保井 亮一, 村上 修一

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    配分額：18980000円 （ 直接経費：14600000円 、 間接経費：4380000円 ）

    生体細胞膜と同様の膜流動性を有する人工細胞膜リポソームをそのまま原型を保持して(インタクトに)Si集積センサデバイスに固定化するバイオセンサデバイス技術を検討した。その結果、リポソームをSi集積センサデバイス上にインタクト固定化形状を約1日維持できる固定化プロセスを構成できた。この技術を基にしてボロメータ熱化学センサ、漏れ電流センサ、カンチレバー歪みセンサを設計・作製し、評価した結果、具体的対象タンパク質の有効な検出を可能とすることができた。

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  • ストレス負荷バイオメンブレンによる遺伝子制御に関する研究

    研究課題/領域番号：19656220  2007年 - 2008年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 萌芽研究  萌芽研究

    馬越 大, 久保井 亮一, 島内 寿徳, 土戸 哲明

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    配分額：3300000円 （ 直接経費：3300000円 ）

    本研究課題の目的は、Membrane(生体膜/モデル生体膜)のストレス応答機能を利用する新規な遺伝子制御技術の開発である。ここでは、以下の3項目に関して検討している。
    (1) In vitro転写・翻訳プロセスにおけるリポソームの役割
    (2) In vivo合成プロセスにおける生体膜の役割
    (3) In process生産系への応用
    本年度では、特に(2)と(3)について検討した。種々の膜特性(電荷密度、流動性、ドメイン形成度など)を有するリポソーム共存系において、緑色蛍光タンパク質(GFP)の発現効率を検討した結果、翻訳されたペプチドとリポソーム間の静電相互作用を適切に制御する必要性が示唆された。また、転写の際メッセンジャーRNA(mRNA)からの遺伝子発現効率を検討した結果、mRNA-リポソーム間静電相互作用が遺伝子干渉効果に影響を及ぼすことが見出された。さらに、特定の酸化ストレスを負荷すると、遺伝子干渉効果が緩和できることを発見した。したがって、ストレス負荷生体膜が遺伝子発現過程を制御することが可能であることが示唆された。さらに、項目(3)について、Streptmyces griseus株による酵素キトサナーゼの生産プロセスにリポソームを利用した結果、キトサナーゼの膜上への提示が可能であり、膜の水和特性に応じて、キトサナーゼ活性を制御できることが示された。
    以上より、リポソーム(モデル生体膜)による遺伝子発現過程ならびに菌体による目的生産物(タンパク質)の生産プロセスの制御技術の枠組みを提案することができたと考えられる。

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  • ストレス応答型人工酵素リポソームの設計・開発

    研究課題/領域番号：17656268  2005年 - 2006年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 萌芽研究  萌芽研究

    久保井 亮一, 馬越 大, 島内 寿徳, 吉本 誠, 森田 誠一

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    配分額：3400000円 （ 直接経費：3400000円 ）

    本申請課題では,リポソーム界面を反応場として,環境条件の変動(ストレス)に応答して触媒活性を制御する新規な人工酵素の創成を目的とする.平成17年度は,環境の酸化ストレス状態を認識して活性を制御するための活性中心として,アミロイドβタンパク質やスーパーオキシドジスムダーゼ(SOD)を膜上に提示し,酵素様活性が発現することを示した.そこで,平成18年度は,ROS応答・制御型人工酵素リポソームの設計・開発を目的として,以下の2班にわけて検討を進めた.
    (a)人工SOD機能解析班:天然SODの活性中心を模倣した人工SODリポソームを設計・開発する.前年度に開発したPorphyrinやアミノ酸残基をベースとしたリガンドをリポソームに修飾する事により,リガンドの離合集散(クラスター形成)挙動とSOD活性とが相関することを見出した.したがって,リポソーム膜のストレス応答特性による活性制御の可能性が示唆された.(馬越,吉本,久保井)
    (b)リポソーム/センサ班:上記の機能性リガンドにより修飾した,あるいはその他の膜成分を変化させたリボソームを調製し,誘電分散解析法,あるいはリボソーム固定化QCM(水晶振動子)を用いて,そのドメイン形成挙動やタンパク質・ペプチドとの相互作用を解析した.その結果,温度変化などのストレス条件に応じてリガンドのクラスター形成挙動を制御することが可能であり,SOD活性を制御可能であることが示された.(島内,森田,久保井)
    上記の知見を総括して,当該研究期間において,リボソームのストレス応答特性に基づいて,活性中心としてのリガンドのクラスター形成挙動を制御することによりSOD活性を発現することが可能であることを示せた.さらに,人工酵素リボソームを設計・開発するための新規なアプローチ(Build-up型ならびにBreak-down型)を提案し,体系化の方針を明確にした.

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  • 人工臓器への応用を指向した生体機能集積型素子(プロテオリポソーム)の設計・開発

    研究課題/領域番号：16760635  2004年 - 2005年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(B)  若手研究(B)

    島内 寿徳

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    配分額：2900000円 （ 直接経費：2900000円 ）

    本研究課題では,プロテオリポソームを,従来の研究用ツールだけでなく人工臓器などに対して工業的に利用してくための基盤的知見を獲得することを目的としている.しかしながら,従来のプロテオリポソームの調製法,安定性,操作性には克服しなければならない問題点があるのも事実である.そこで,平成16年度では,(プロテオ)リポソームの特性解析に基づき,操作条件下での(プロテオ)リポソームの機能評価と担体への固定化が原理的に可能であることを見出した.平成17年度は,(プロテオ)リポソーム膜上に種々の酵素(断片)を提示することで当該機能をリポソームに付与することを目的とした.さらに,固定化リポソームカラムの薬物排出能を検討し,人工臓器への応用の可能性について基礎的検討を行った.
    検出用分子素子を封入したリポソームを用いたセンサシステムにより,熱,pH,酸化ストレス条件下におけるタンパク質・リポソームの特性/相互作用解析を統一的に進めることが出来ることを示した.この知見に基づき,脂質膜・(モデル)生体膜のストレス応答ダイナミクス((脂質)膜界面ダイナミクス)に立脚したリポソーム材料調製・機能発現・ストレス有効利用型プロセスの設計を目指した新領域「メンブレン・ストレスバイオテクノロジー」を提案している.例えば,酸化ストレス消去系酵素であるスーパーオキシドジスムターゼ(断片)をリポソーム膜上に提示し,酸化ストレス消去能をリポソームに付与することに成功した.さらに,高周波誘電分散解析(周波数範囲1M-30GHz)などの手法を用いて,膜の水和状態の変化,ならびに,変性タンパク質や膜タンパク質の脂質膜への導入過程をモニタリングし,(プロテオ)リポソーム調製への指針を得ている.プロテオリポソームの固定化条件を最適化して得られる固定化リポソームクロマトグラフィーは,長期間安定に使用可能であり,人工臓器の操作条件(37℃)での安定した薬物排出能を発揮することが確認された.

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  • タンパク質の構造異常性の解析・診断システムの構築

    研究課題/領域番号：15206089  2003年 - 2005年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    久保井 亮一, 土戸 哲明, 後藤 祐児, 馬越 大, 吉本 誠, 島内 寿徳

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    配分額：43680000円 （ 直接経費：33600000円 、 間接経費：10080000円 ）

    本研究課題では,ストレス負荷条件でのタンパク質の構造異常ならびに細胞膜との動的相互作用を特徴付ける『局所的疎水性(LH)・ゆらぎ』に着目し,これらを体系的・定量的に解析・制御する手法の確立を目的としている.そのケーススタディーとして,アミロイド性タンパク質Amyloid-β(Aβ)を初めとする各種タンパク質の構造異常性を解析・診断するシステムを開発する事を目標とする.過去2年間において,タンパク質の構造異常性に関するデータベースの構築とセンサシステムの整備,ならびにタンパク質の構造異常性とアミロイド線維形成の関わりについて検討してきた.最終年度である平成17年度は,これらに基づき,タンパク質の構造異常性の解析・診断方法の開発の可能性について検討した.
    まず,種々のストレス条件下でのタンパク質の構造状態に関するデータベース(H.15年度達成項目)に基づき,タンパク質の構造異常を修復する適切な条件(ストレス負荷条件,脂質組成,添加物質の選定)を探索した結果,ドメイン構造を有する不均一脂質膜界面の必要性が示唆された.さらに,ドメイン構造は(i)ストレス条件(熱,pH条件やイオン強度など)や(ii)アルコール/脂肪酸/生理活性物質の共存効果によって誘導できる事を示した.特に生理活性物質としてコレステロールを選択して不均一脂質膜を構築すると,Aβとの相互作用を制御でき,かつ,脂質膜上でのAβの酸化酵素様機能の制御にも深く関与し,その本質はリポソームのナノ疎水場におけるペプチド主鎖の水素結合安定性であることが示された.さらに,ドーパミンやその酸化誘導体によるアミロイド線維可溶化が脂質膜のドメイン構造により制御されることを見出した.さらには,ストレス負荷状態の異なるリポソームをアレイ化したチップにより構造異常性の解析が達成されることを示した.以上の知見を総合し,アミロイド線維形成の生理学的知見と結びつけて,脂質膜(リポソーム)を利用したタンパク質の構造異常性の解析・診断方法を総括した.

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  • タンパク質の構造異常に関わるストレス応答ダイナミクスの評価

    研究課題/領域番号：14750637  2002年 - 2003年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(B)  若手研究(B)

    島内 寿徳

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    配分額：2900000円 （ 直接経費：2900000円 ）

    本申請課題では,次世代型ナノバイオチップによるタンパク質のストレス応答ダイナミクスの解析・構造異常性の機構解明を目指す.そのため,以下の項目に分けて検討した.
    1.リポソームのナノバイオチップへの応用
    リポソームの誘電分散解析を行ない,数10MHz付近に現われる誘電緩和がリン脂質分子の軸回転運動,ならびに脂質膜の流動性に対応することがわかった.この緩和特性とリポソームの膜特性((i)膜流動性,(ii)電荷密度,(iii)面・局所的疎水性)との間に対応関係を見出すことができた.さらに熱・pHなどのストレス条件下での誘電特性を評価し,リポソームのストレス応答特性データベース化を行なった.
    2.タンパク質のストレス応答の評価
    タンパク質をセンサ素子であるリポソームと共存させると,リポソームの緩和周波数の変化が認められた.リポソームの膜特性を表す緩和周波数の変化から,相互作用している各種タンパク質の変性/巻き戻り過程・多量体化・二次構造の変化の過程に関する情報をon-lineで得ることができた.また,1.で得たデータベースに基づき,電解質封入リポソームを固定化した電極を作成し,タンパク質との相互作用で誘導される電解質の漏出を電気化学的に計測することで,多変量解析によるパタン解析への展開の可能性も示す事ができた.タンパク質の構造状態を解析することができた.これらの手法を併用することで,れゆえ,生体膜上でのアミロイド性タンパク質の構造異常化に関するオンラインモニタリングの可能性を示す事ができた.

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  • 生体機能膜倣型マイクロバイオチップの設計・開発とプロテオーム解析への応用

    研究課題/領域番号：14655310  2002年 - 2003年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  萌芽研究

    久保井 亮一, 吉本 誠, 島内 寿徳, 馬越 大, 森田 誠一

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    配分額：2000000円 （ 直接経費：2000000円 ）

    本申請課題では、生体素子(分子シャペロン・酵素など)・生体模倣素子(人工シャペロンなど)のストレス(刺激)応答特性に関する知見に基づいて,それらをモデル細胞(リポソーム・逆ミセルなど)の界面に複合化・集積化した『複合集積型ナノバイオファクトリー』を構築する事を目的とする.さらには,申請者らが検討を進めている,マイクロヒータアレイ作成技術,および,リポソーム固定化技術を利用する事により,複数のナノバイオファクトリーをアレイ化したマイクロバイオチップを作成し,プロテオーム解析ツールとしての可能性について検討する事を目的とする.平成15年度においては,以下の項目について検討してきた.
    1.リポソームを用いたマクロバイオチップの開発 リポソーム固定化技術を利用して,電極表面上に電解質封入リポソーム(センサ素子)を固定化した.また,変性タンパク質に伴う電解質漏出を電気化学的計測法に基づいて検出することに成功した.さらに検出値は脂質組成や高分子(キトサンなど)修飾に依存する事がわかった.以上の知見に基づいてストレス条件下における生体高分子-モデル細胞膜間相互作用ダイナミクスのオンライン計測が可能である事を示した.
    2.プロテオーム解析ツールとしての利用 電気化学的手法で得られた検出値を多変量解析によりパターン解析した結果,タンパク質の構造状態を分離・検出する事が可能であった.また,原理の異なるセンサ(導電性高分子膜や誘電分散解析法)と併用する事により,同様の結果を得られプロテオーム解析への応用の可能性が示された.
    以上の知見を総合し,モデル細胞膜を固定化したセンサ電極をプラットホームとしたマイクロバイオチップの構築するための指針を明らかにして.また,電気化学的計測法などと併用する事によりタンパク質のストレス応答挙動を高感度で検出可能であり,プロテオーム解析ツールとして利用が可能であることが示された.

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担当授業科目

  • アカデミック・ライティング （2025年度） 第３学期  - 月7～8

  • アカデミック・ライティング （2025年度） 第４学期  - 月7～8

  • アカデミック・ライティング （2025年度） 第３学期  - 火5～6

  • システム設計学Ｉ （2025年度） 特別  - その他

  • 低炭素・物質循環プロセス工学 （2025年度） 前期  - 月3～4

  • 化学工学2A （2025年度） 第１学期  - 金5～6

  • 化学工学2B （2025年度） 第２学期  - 金5～6

  • 化学工学２ （2025年度） １・２学期  - 金5～6

  • 合成化学実験2 （2025年度） 第１学期  - 月5～8,木5～8

  • 応用化学実験１ （2025年度） 第１学期  - 月5～8,木5～8

  • 応用化学系演習 （2025年度） その他  - その他

  • 材料プロセス実験２ （2025年度） 第１学期  - 月5～8,木5～8

  • 材料プロセス工学１ （2025年度） 前期  - その他

  • 材料プロセス工学２ （2025年度） 前期  - その他

  • 材料・反応プロセス工学 （2025年度） 後期  - 火1～2

  • 物理化学３ （2025年度） 第３学期  - 月3～4,木1～2

  • 物理化学３ （2025年度） 第３学期  - 月3～4,木1～2

  • 特別研究 （2025年度） その他  - その他

  • 環境プロセス工学 （2025年度） 前期  - その他

  • 環境プロセス工学特別演習 （2025年度） その他  - その他

  • 環境プロセス工学特別演習 （2025年度） 通年  - その他

  • 生物化学工学 （2025年度） 後期  - その他

  • 生物界面制御工学 （2025年度） 後期  - その他

  • アカデミック・ライティング （2024年度） 第３学期  - 月7～8

  • アカデミック・ライティング （2024年度） 第４学期  - 月7～8

  • アカデミック・ライティング （2024年度） 第３学期  - 火5～6

  • 低炭素・物質循環プロセス工学 （2024年度） 前期  - 月3～4

  • 分離工学Ⅱ （2024年度） 第２学期  - その他5～6

  • 化学工学2A （2024年度） 第１学期  - 金5～6

  • 化学工学2B （2024年度） 第２学期  - 金5～6

  • 化学工学２ （2024年度） １・２学期  - 金5～6

  • 合成化学実験2 （2024年度） 第１学期  - 月5～8,木5～8

  • 応用化学実験１ （2024年度） 第１学期  - 月5～8,木5～8

  • 応用化学系演習 （2024年度） その他  - その他

  • 教養物質工学特論 （2024年度） 特別  - その他

  • 材料プロセス実験２ （2024年度） 第１学期  - 月5～8,木5～8

  • 材料プロセス工学１ （2024年度） 前期  - その他

  • 材料プロセス工学２ （2024年度） 前期  - その他

  • 材料・反応プロセス工学 （2024年度） 後期  - 火1～2

  • 物理化学３ （2024年度） 第３学期  - 月3～4,木1～2

  • 物理化学３ （2024年度） 第３学期  - 月3～4,木1～2

  • 特別研究 （2024年度） その他  - その他

  • 環境プロセス工学 （2024年度） 前期  - その他

  • 環境プロセス工学特別演習 （2024年度） 通年  - その他

  • 環境分析化学実験 （2024年度） １～４学期  - [第１学期]月5～8,木5～8, [第２学期]月5～8,木5～8, [第３学期]その他, [第４学期]月5～8

  • 環境化学実験および演習Ｃ （2024年度） １～３学期  - その他

  • 生物化学工学 （2024年度） 後期  - その他

  • 生物界面制御工学 （2024年度） 後期  - その他

  • アカデミック・ライティング （2023年度） 第３学期  - 火5～6

  • アカデミック・ライティング （2023年度） 第４学期  - 月7～8

  • アカデミック・ライティング （2023年度） 第３学期  - 月7～8

  • 低炭素・物質循環プロセス工学 （2023年度） 前期  - 月3～4

  • 分離プロセス論 （2023年度） 後期  - その他

  • 分離工学Ⅱ （2023年度） 第３学期  - 金3～4

  • 分離工学Ｉ （2023年度） 第２学期  - 金5～6

  • 化学工学2A （2023年度） 第１学期  - 金5～6

  • 化学工学2B （2023年度） 第２学期  - 金5～6

  • 化学工学Ⅱ （2023年度） 第１学期  - 金5～6

  • 化学工学Ⅲ （2023年度） 第３学期  - 月1～2

  • 化学工学２ （2023年度） １・２学期  - 金5～6

  • 反応工学Ｉ （2023年度） 第１学期  - 火4,金2

  • 合成化学実験2 （2023年度） 第１学期  - 月5～8,木5～8

  • 応用化学実験１ （2023年度） 第１学期  - 月5～8,木5～8

  • 応用化学系演習 （2023年度） その他  - その他

  • 拡散分離工学 （2023年度） 前期  - その他

  • 教養物質工学特論 （2023年度） 第３学期  - 水1～2

  • 材料プロセス実験２ （2023年度） 第１学期  - 月5～8,木5～8

  • 材料プロセス工学１ （2023年度） 前期  - その他

  • 材料プロセス工学２ （2023年度） 前期  - その他

  • 材料・反応プロセス工学 （2023年度） 後期  - 火1～2

  • 物理化学３ （2023年度） 第３学期  - 月3～4,木1～2

  • 物理化学３ （2023年度） 第３学期  - 月3～4,木1～2

  • 特別研究 （2023年度） その他  - その他

  • 特別研究 （2023年度） 通年  - その他

  • 環境プロセス工学 （2023年度） 前期  - その他

  • 環境プロセス工学演習 （2023年度） 前期  - その他

  • 環境プロセス工学演習 （2023年度） 後期  - その他

  • 環境プロセス工学演習 （2023年度） 後期  - その他

  • 環境プロセス工学演習 （2023年度） 前期  - その他

  • 環境プロセス工学特別演習 （2023年度） 通年  - その他

  • 環境分析化学実験 （2023年度） １・２学期  - 月5～8,木5～8

  • 環境化学実験および演習Ｃ （2023年度） １～３学期  - その他

  • 生物化学工学 （2023年度） 後期  - その他

  • 生物界面制御工学 （2023年度） 後期  - その他

  • 相平衡論 （2023年度） 第３学期  - 月3,木1

  • 電気化学Ⅱ （2023年度） 第３学期  - 月4,木2

  • Process Systems Engineering （2022年度） 第２学期  - 火3～4

  • アカデミック・ライティング （2022年度） 第４学期  - 月7～8

  • アカデミック・ライティング （2022年度） 第３学期  - 火5～6

  • アカデミック・ライティング （2022年度） 第３学期  - 月7～8

  • プロセスシステム工学 （2022年度） 第２学期  - 火3～4

  • 分離プロセス論 （2022年度） 後期  - その他

  • 分離工学Ⅱ （2022年度） 第２学期  - 火5～6

  • 分離工学Ｉ （2022年度） 第１学期  - 火5～6

  • 化学工学Ⅱ （2022年度） 第２学期  - 木3～4

  • 化学工学Ⅲ （2022年度） 第３学期  - 月1～2

  • 反応工学Ｉ （2022年度） 第３学期  - 金1～2

  • 拡散分離工学 （2022年度） 前期  - 月5～6

  • 教養物質工学特論 （2022年度） 第１学期  - 木5～6

  • 教養物質工学特論 （2022年度） 第３学期  - 水7～8

  • 物理化学３ （2022年度） 第３学期  - 月3～4,木1～2

  • 物理化学３ （2022年度） 第３学期  - 月3～4,木1～2

  • 物質数理科学 （2022年度） 第２学期  - 木1～2

  • 特別研究 （2022年度） 通年  - その他

  • 環境プロセス工学演習 （2022年度） 前期  - その他

  • 環境プロセス工学演習 （2022年度） 後期  - その他

  • 環境プロセス工学演習 （2022年度） 後期  - その他

  • 環境プロセス工学演習 （2022年度） 前期  - その他

  • 環境分析化学実験 （2022年度） １・２学期  - 月5～8,木5～8

  • 環境化学実験および演習Ｃ （2022年度） ３・４学期  - 金5～7

  • アカデミック・ライティング （2021年度） 第３学期  - 月7～8

  • アカデミック・ライティング （2021年度） 第４学期  - 月7～8

  • アカデミック・ライティング （2021年度） 第３学期  - 火5～6

  • 分離プロセス論 （2021年度） 後期  - その他

  • 分離工学 （2021年度） １・２学期  - 火5～6

  • 分離工学Ⅱ （2021年度） 第２学期  - 火5～6

  • 分離工学Ｉ （2021年度） 第１学期  - 火5～6

  • 化学工学Ⅱ （2021年度） 第２学期  - 木3～4

  • 化学工学Ⅲ （2021年度） 第３学期  - 月3～4

  • 化学工学Ｂ （2021年度） ２・３学期  - [第２学期]木3～4, [第３学期]月3～4

  • 拡散分離工学 （2021年度） 前期  - 月5～6

  • 教養物質工学特論 （2021年度） 第１学期  - 木5～6

  • 特別研究 （2021年度） 通年  - その他

  • 環境プロセス工学演習 （2021年度） 前期  - その他

  • 環境プロセス工学演習 （2021年度） 後期  - その他

  • 環境プロセス工学演習 （2021年度） 後期  - その他

  • 環境プロセス工学演習 （2021年度） 前期  - その他

  • 環境分析化学実験 （2021年度） １・２学期  - 月7～9,木7～9

  • 環境分析化学実験 （2021年度） １・２学期  - 月7～9,木7～9

  • 環境化学実験および演習Ｃ （2021年度） ３・４学期  - [第３学期]金7～9, [第４学期]金5～7

  • 環境化学実験ＩＩＩ （2021年度） ３・４学期  - [第３学期]金7～9, [第４学期]金5～7

  • Process Systems Engineering （2020年度） 第２学期  - 火1,火2

  • アカデミック・ライティング （2020年度） 第３学期  - 月7,月8

  • アカデミック・ライティング （2020年度） 第４学期  - 月7,月8

  • プロセスシステム工学 （2020年度） 第２学期  - 火1,火2

  • 分離プロセス論 （2020年度） 後期  - その他

  • 分離工学 （2020年度） １・２学期  - 火4,火5

  • 分離工学Ⅱ （2020年度） 第２学期  - 火4,火5

  • 分離工学Ｉ （2020年度） 第１学期  - 火4,火5

  • 化学工学Ⅱ （2020年度） 第２学期  - 木1,木2

  • 化学工学Ⅲ （2020年度） 第３学期  - 火1,火2

  • 化学工学Ｂ （2020年度） ２・３学期  - [第２学期]木1,木2, [第３学期]火1,火2

  • 拡散分離工学 （2020年度） 前期  - 月4,月5

  • 教養物質工学特論 （2020年度） 第１学期  - 木6,木7

  • 特別研究 （2020年度） 通年  - その他

  • 環境プロセス工学演習 （2020年度） 前期  - その他

  • 環境プロセス工学演習 （2020年度） 後期  - その他

  • 環境プロセス工学演習 （2020年度） 後期  - その他

  • 環境プロセス工学演習 （2020年度） 前期  - その他

  • 環境分析化学実験 （2020年度） １・２学期  - 月6,月7,月8,木6,木7,木8

  • 環境分析化学実験 （2020年度） １・２学期  - 月6,月7,月8,木6,木7,木8

  • 環境化学実験および演習Ｃ （2020年度） ３・４学期  - 金6,金7,金8

  • 環境化学実験ＩＩＩ （2020年度） ３・４学期  - 金6,金7,金8

  • 環境物質工学概論 （2020年度） １・２学期  - 金6

  • 環境物質工学概論Ｉ （2020年度） 第１学期  - 金6

  • 環境物質工学概論ＩＩ （2020年度） 第２学期  - 金6

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