KAWANO Lab.

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WHAT's NEW

2017. 9. 10

2017年電気化学秋季大会＠長崎大学において、川野先生が特別企画「生物機能を利用した医療診断技術の最先端」をオーガナイズし、また招待講演を行いました。タイトル「人工細胞膜システムの医療診断技術への展開」。

2017. 9. 09

第66回日本分析化学会＠東京理科大葛飾キャンパスにおいて、川野先生が特別シンポジウム「ナノ・マイクロ化学分析の最前線」で招待講演を行いました。タイトル「人工細胞膜システムを用いたナノ・マイクロ化学分析」。

2017. 9. 01

研究室合宿を群馬県みなかみで行いました。今年度は、マウンテンバイクによるダウンヒルとキャニオニングを行いました！

2017. 8. 31

CMC出版社から平谷さん、保君、川野先生が分担執筆した「リキッドバイオプシー―体液中腫瘍マーカーの検出・解析技術―」が出版されました。

2017 8. 28

Yaさん（Mahidol University）、田中先生（東北大）との昆虫由来新規チャネル膜タンパク質の同定に関する論文がBBA- Biomembranesに受理されました。

2017 7. 24

ACS Synthetic BiologyのIntroducing Our Authorsにて川野先生が紹介されました。

2017 7. 15

分子ロボティクス最終シンポジウム@東大にて、平谷さん、保くん、清水くん、高井さん、多田さんがポスター発表を行いました。

2017 7. 09

MicroTAS2017@Savannahに庄司さん、松下くん、保くん、多田さんがポスター発表（採択率72%）で、平谷さんが口頭発表（採択率9.3%）で採択されました！

2017 6. 29

矢菅君、井上君（慶応大）のドロップレットDNAロジックゲートの論文がPLOS ONEに採択されました。KISTEC、慶応大、東工大との共同研究の成果です。

過去の更新履歴はこちら

川野研究室では一緒に研究を

してくださる方を募集しています!

詳しくは、こちら。

イベント予定

9月19日ー21日　生物物理学会（8名参加）

9月22日ー23日　日韓シンポジウム＠別府（オーガナイズ：川野）

9月25日　電気化学会夏の学校＠八王子セミナーハウス（幹事校）

10月22日ー26日　MicroTAS2017@Georgia, U.S.

11月17日　テニュアトラックシンポジウム＠農工大（実行委員：川野）

11月20日ー22日　第54回ペプチド討論会＠大阪

12月1日　サイボウニクス研究会＠農工大

新学術領域「分子ロボティクス」

RESEARCH

人の手で作ることのできるもの　⇔　生物が自然に作るもの

・自然界では分子が自己集合し、精緻なナノ構造を低エネルギー（低温、常圧下）で創る

・工学的には、半導体微細加工技術などを用いることで制御されたマイクロ構造を造ることができる

・ Missing areaとなるナノスケール以下では、生物（自然）が生みだすような構造を造ることが難しい

・本研究室では、ナノスケールでは生物の創る構造を利用し、その構造を人工物に埋め込むことでオング

ストロームからメートルサイズまで制御された構造を創る

人工細胞膜（脂質二分子膜）と膜タンパク質

・細胞膜の構成分子であるリン脂質は水中で親・疎水相互作用により、自発的に脂質二分子

膜を形成する

・脂質二分子膜（細胞膜）中には、様々な機能を持つ膜タンパク質が存在する

・膜タンパク質は細胞内外の物質、エネルギー、情報のやりとりを担う

・膜タンパク質はイオン・薬剤の取り込み排出、匂い、味、光などの受容、機械的応力の感

受を行う

MEMS(MicroElectroMechanicalSystem)と膜タンパク質

本研究室では、、、

・人工の細胞膜を形成するプラットフォームを半導体微細加工技術により作製する

・脂質二分子膜中に再構成した膜タンパク質のシグナルを計測するシステムの構築

・生体模倣型のバイオセンサ、創薬、制御されたナノ空間内での物理化学研究に用いる

・そのために分子・タンパク質・DNA/RNA・脂質・細胞・半導体微細加工・マイクロ流体

技術を用いる

マイクロサイズの加工技術（リソグラフィー、ミリング）

・フォトリソグラフィーによる微細加工をクリーンルームで行う

・マイクロ切削(ミリング)加工により、CAD設計したデザインを樹脂に加工する
・金属の真空蒸着による電極作製や、段差顕微鏡による加工精度の確認を行う

液滴接触法：マイクロドロップレットの接触による人工細胞膜形成

・チャンバーに油(脂質を含む)、水を順に入れると液滴表面に脂質の単分子膜が形成される

・二つの液滴を接触させることで，単分子膜が接触し脂質二分子膜を形成させる

・脂質の組成を調整し，生体の細胞膜を模倣した人工細胞膜を簡便に形成可能

液滴接触法に関する総説(PDF)

ナノポアセンシングによる電気的一分子検出

・脂質膜にナノポア(直径 ≈1 nm)が形成されるとイオンの通過による電流が流れる．

・分子がナノポアを通過すると阻害電流により、一分子の挙動が観測できる.

・薬物、毒物、診断マーカー分子の検出により，食品検査，病理診断などへの応用が期待される．

センシングに関する総説(PDF)

細胞の情報伝達機構を模倣した分子情報デバイス

・分子をくみ上げることでボトムアップでロボットを作る(分子ロボティクス)

・一つの液滴を一つの細胞に見立て，液滴をネットワーク化することで細胞を模倣した回路の作製

・ナノポア(生体材料)による大規模並列計算とチャネルによる匂い分子検出

ナノポアを用いた電気的分子コンピューティング

・DNA分子を演算素子とするコンピュータであり，配列や構造を設計し，既存のコンピュータ

が苦手とする超並列計算が可能

・これまで計算結果を得るにはPCRによるDNA増幅や蛍光による検出が必要であったが，本研

究室ではナノポアと組み合わせDNA分子を電気的に検出することで検出時間の短縮を実現

・ナノポアを用いることでDNA分子を一分子レベルで検出し，さらに一分子レベルで隣のド

ロップレットへ輸送する

脂質膜への膜タンパク質類の再構成と電気計測

・抗菌性ペプチドは菌類の細胞膜にポアを形成し菌の細胞を破壊する．

・抗菌性ペプチドのポア形成を電気的に確認することができる．

・抗菌性ペプチドの持つポア形成機構の解明，また，抗菌性を利用した薬剤への応用が期待さ

れる．

マイクロ流体デバイスによるハイスループット計測、ドロップレット作製

・マイクロ流体により，微小なチップ上でマイクロスケールの溶液操作や化学反応を実現でき，

化学分析の省エネ化・省サンプル化が可能

・マイクロ流路内を流れる溶液の流速の制御

・流路を通り，複数の反応場に同時に溶液が流れ込むことで化学反応を同時に起こす

・オイル層と水層の流量や流速を制御することで均一な大きさのマイクロドロップレットを形成

させることが可能

MEMBERS

川野竜司

Ryuji Kawano

テニュアトラック特任准教授

(兼任)京都大学iCeMS 客員准教授

(兼任)神奈川県立産業技術総合研究所(KISTEC) 非常勤研究員

海外留学・滞在記(PDF)

略歴

・2014年：東京農工大学工学研究院テニュアトラック特任准教授

（兼任）公益財団法人神奈川科学技術アカデミー非常勤研究員(2014~)

（兼任）京都大学客員准教授（2016~）

・2009年：公益財団法人神奈川科学技術アカデミー (竹内昌治研究室) 常勤研究員

（兼任）東京大学生産技術研究所協力研究員

・2008年：米国ユタ大学化学科博士研究員

・2006年：日本学術振興会海外特別研究員米国ユタ大学化学科 (Henry. S. White 研究室)

・2005年：横浜国立大学ベンチャービジネスラボラトリー中核的機関講師

・2005年：横浜国立大学大学院物質工学専攻 (渡邉正義研究室) 博士(工学)

・2000年：東京都立大学工学部応用化学科 (彌田智一研究室)

・1976年：大分県出身

趣味

ボルダリング

コジロウ(愛猫)

kan-shoji(@m2.tuat.ac.jp)

略歴

業績リスト

出身：山形県

趣味：一人居酒屋

職歴

・2016年4月- ：日本学術振興会特別研究員(PD)

・2014年4月-2016年3月：日本学術振興会特別研究員(DC2)

学歴

・2016年3月：大阪大学大学院工学研究科機械工学専攻修了（森島研究室）博士（工学）

・2013年3月：東京農工大学大学院生物システム応用科学府生物システム応用科学専攻修了

・2011年3月：東京農工大学工学部機械システム工学科卒業

ysk-sekiya(@st.go.tuat.ac.jp)

業績リスト

出身：群馬

趣味：ランニング　麻雀

古着・中古店巡り

mhiratani(@st.go.tuat.ac.jp)

業績リスト

出身：東京

趣味：演劇　観劇　貯金

n-saigo(@st.go.tuat.ac.jp)

出身：鹿児島

趣味：アメフト

a-tamotsu1048(@st.go.tuat.ac.jp)

出身：茨城

趣味：電気工作

m-matsushita(@st.go.tuat.ac.jp)

出身：埼玉

趣味：合気道、サッカー観戦

kei-smz@st.go.tuat.ac.jp

出身：埼玉県

趣味：ソフトテニス

takai723@st.go.tuat.ac.jp

出身：東京都

趣味：ソフトボール、読書

ask-tada@st.go.tuat.ac.jp

出身：北海道

趣味：料理、写真

庄司観

關谷悠介(M2)

平谷萌恵(M2)

西郷直記(M1)

保皓大(M1)

松下雅季(M1)

清水啓佑(B4)

高井なつみ(B4)

多田あすか(B4)

劉娉

博士前期課程

学部生

研究生

博士研究員( 日本学術振興会特別研究員(PD) )

宮澤直美

産学連携研究員

卒業生と進路はこちら

PUBLICATIONS

過去の論文

査読付き論文リスト

pH Regulates Pore Formation of a Protease Activated Vip3Aa from Bacillus thuringiensis
T. Kunthic, H. Watanabe, R. Kawano, Y. Tanaka, B. Promdonkoy, M. Yao, P. Boonserm
BBA - Biomembranes, accepted.
Serial DNA Relay in DNA Logic Gates by electrical Fusion and Mechanical Splitting of Droplets
H. Yasuga, K. Inoue, R. Kawano, M. Takinoue, T.Osaki, K. Kamiya, N. Miki, S. Takeuchi
PLOS ONE, 2017, 12(7), DOI: 10.1371/journal.pone.0180876[Link]
Nanopore Logic Operation with DNA to RNA Transcription in a Droplet System
M. Ohara, M. Takinoue, R. Kawano
ACS Synthetic Biology, 2017, 6(7), 1427-1432, DOI: 10.1021/acssynbio.7b00101 [Link]
Stimuli-responsive Hydrogel Microfibers with Controlled Anisotropic Shrinkage and Cross-sectional Geometries
Shunsuke Nakajima, Ryuji Kawano, Hiroaki Onoe
Soft Matter, 2017, 13, 3710-3719, DOI: 10.1039/C7SM00279C [Link]
Metal-Organic Cuboctahedra for Synthetic Ion Channels with Multiple Conductance States
Ryuji Kawano, Nao Horike, Yuh Hijikata, Mio Kondo, Arnau Carné-Sánchez, Patrick Larpent, Shuya Ikemura, Toshihisa Osaki, Koki Kamiya, Susumu Kitagawa, Shoji Takeuchi and Shuhei Furukawa
Chem, 2017, 2, 393-403, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.chempr.2017.02.002 [Link]
Amplification and quantification of an antisense oligonucleotide from target microRNA using programmable DNA and a biological nanopore
M. Hiratani, M. Ohara and R. Kawano
Analytical Chemistry, 2017, 89(4), 2312-2317, DOI: 10.1021/acs.analchem.6b03830 [Link]
Expression and characterization of the Plasmodium translocon of exported proteins component EXP2
K. Hakamada, H. Watanabe, R. Kawano, K. Noguchi, M. Yohda
Biochemical and Biophysical Research Communications (BBRC), 2017, 482(4), 700-705, DOI:10.1016/j.bbrc.2016.11.097 [Link]

総説・書籍

"ナノポア計測によるマイクロRNA検出技術の現状"
保皓大、平谷萌恵、川野竜司
リキッドバイオプシー―体液中腫瘍マーカーの検出・解析技術―, 2017, pp. 262-271
"マイクロ流体技術を用いた人工細胞膜の構築とその応用"
庄司観、關谷悠介、平谷萌恵、川野竜司
膜 MEMBRANE, 2017, Vol. 42, No. 3 (通巻249号), pp. 72-77
"ナノポアを用いたマイクロRNAの迅速診断技術と応用展開"
保皓大、平谷萌恵、川野竜司
PHARMSTAGE, 2017, Vol. 17, No. 1 (通巻189号), pp. 62-65

査読付き論文リスト

Rhodium–Organic Cuboctahedra as Porous Solids with Strong Binding Sites
S. Furukawa, N. Horike, M. Kondo, Y. Hijikata, A. Carné-Sánchez, P. Larpent, N. Louvain, S. Diring, H. Sato, R. Matsuda, R. Kawano,
S. Kitagawa
Inorg. Chem., 2016, 55 (21), 10843–10846, DOI: 10.1021/acs.inorgchem.6b02091 [Link]
Scalable fabrication of microneedle arrays via spatially controlled UV exposure
†H. Takahashi, †Y.J. Heo, N. Arakawa, T. Kan, K. Matsumoto, R. Kawano, I. Shimoyama (†equal contribution)
Microsystems & Nanoengineering, 2016, 2, 16049, DOI:10.1038/micronano.2016.49 [Link]
Cell-sized asymmetric lipid vesicles facilitate the investigation of asymmetric membranes
K. Kamiya, R. Kawano, T. Osaki, K. Akiyoshi, S. Takeuchi
Nature Chemistry, 2016, 8, 881–889, DOI:10.1038/nchem.2537 [Link]
Hairpin DNA Unzipping Analysis Using a Biological Nanopore Array
M. Ohara, Y. Sekiya, R. Kawano
Electrochemistry, 2016, 84(5), 338-341, DOI: 10.5796/electrochemistry.84.338 [Link]
Logic Gate Operation by DNA Translocation through Biological Nanopores
†H. Yasuga,† R. Kawano, M. Takinoue, T. Tsuji, T. Osaki, K. Kamiya, N. Miki, S. Takeuchi (†equal contribution)
PLoS One., 2016, 11(2):e0149667, DOI: 10.1371/journal.pone.0149667 [Link]
Channel Current Analysis for Pore-forming Properties of an Antimicrobial Peptide, Magainin 1, using the Droplet Contact Method
H. Watanabe and R. Kawano
Analytical Sciences, 2016, 32(1), 57-60, DOI: 10.2116/analsci.32.57 [Link][pdf]

総説・査読付き国際会議proceedings

"サイボウニクス：人工細胞膜を用いた膜タンパク質の電気計測"[Link]
川野竜司、大原正行、渡辺寛和
化学工業, 2016, Vol. 67, No. 1, 47-52.
A Single Molecular Logic Gate: “AND” Operation Using DNA Immobilized in Biological Nanopore
M. Ohara and R. Kawano
Proceedings of MicroTAS, 2016, 118-119
Recognition of microRNA Expression Pattern in Serum Using Programmable Droplet System for Cancer Diagnosis
M. Hiratani, M. Ohara and R. Kawano
Proceedings of MicroTAS, 2016, 1244-1245
Direct Urinary Diagnosis System for Bladder Cancer: Fourier Analysis of microRNA Pattern From Nanopore Measurements
A. Tamotsu, M. Hiratani, M. Ohara and R. Kawano
Proceedings of MicroTAS, 2016, 579-580
Biological Nanopore Probe: Evaluation of Physicochemical Properties of DNA in Yocto (10-24) Litre Space
M. Matsushita, H. Watanabe, M. Ohara and R. Kawano
Proceedings of MicroTAS, 2016, 1471-1472
Exploer The Appropriate Biological Nanopore Selected from Pore Forming Protein Families
H. Watanabe, K. Tanaka, K. Tsumoto and R. Kawano
Proceedings of MicroTAS, 2016, 1304-1305
A Systematic Study on Molecular Mechanism of Pore-Forming Peptides for Discovering Antimicrobial Medicine
Y. Sekiya, H. Watanabe, K. Usui and R. Kawano
Proceedings of MicroTAS, 2016, 595-596

総説・査読付き国際会議proceedings

Molecular Evolution of Antimicrobial Peptides Using from Ascidiacea, Frog and Human
N. Saigo, Y. Sekiya, H. Watanabe and R. Kawano
Proceedings of MicroTAS, 2016, 1511-1512
Double-Stacking Lipid Bilayer Formation Using Five-Layerd Microchannels
K. Shoji and R. Kawano
Proceedings of MicroTAS, 2016, 723-724
Electrical Analysis of The Pore-Forming Translocon Using Lipid Bilayers in Droplet System
K. Hakamada, H. Watanabe, R. Kawano, K Noguchi and M. Yohda
Proceedings of MicroTAS, 2016, 659-660
Self-Assembled Nanoplates at The Water-Oil Interface
D. Ishikawa, Y. Suzuki, C. Kurokawa, M. Ohara, M. Morita, M. Yanagisawa, R. Kawano, M. Endo and M. Takinoue
Proceedings of MicroTAS, 2016, 116-117
Stimuli-Responsive Microfiber Fabricated with Double-Network Hydrogel
S. Nakajima, R. Kawano and H. Onoe
Proceedings of MicroTAS, 2016, 1128-1129

査読付き論文リスト

Nonlinear concentration gradients regulated by the width of channels for observation of half maximal inhibitory concentration (IC50) of transporter proteins
Y. Abe, K. Kamiya, T. Osaki, H. Sasaki, R. Kawano, N. Miki and S. Takeuchi
Analyst, 2015, 140, 5557-5562, DOI: 10.1039/C4AN02201G [link]
Towards combinatorial mixing devices without any pumps by open-capillary channels: fundamentals and applications
M. Tani, R. Kawano, K. Kamiya & K. Okumura
Scientific Reports, 2015, 5, 10263, DOI: 10.1038/srep10263 [link]
Preparation of Molecule-Responsive Microsized Hydrogels via Photopolymerization for Smart Microchannel Microvalves
Y. Shiraki, K. Tsuruta, J. Morimoto, C. Ohba, A. Kawamura, R. Yoshida, R. Kawano, T. Uragami and T. Miyata
Macromol. Rapid Commun., 2015, 36: 515–519, DOI: 10.1002/marc.201400676 [link]
Preparation of Structurally Colored, Monodisperse Spherical Assemblies Composed of Black and White ColloidalParticles using a Micro Flow-Focusing Device
M. Teshima, T. Seki, R. Kawano, S. Takeuchi, S. Yoshioka and Y. Takeoka
Journal of Materials Chemistry C, 2015, 3, 769 - 777, DOI: 10.1039/C4TC01929F [link]

総説・査読付き国際会議proceedings

"ドロップレット型人工細胞膜によるチャネル膜タンパク質計測"[pdf]
川野竜司
生物物理, Vol. 55 No. 2 (通巻318号), pp.77-80, 2015
Logic Gate Operation using Three-way Junction DNA and Biological Nanopore
M. Ohara and R. Kawano
Proceedings of MicroTAS, 2015, 1493-1495
Effects of Antimicrobial Activities on D- and L-Bombinin Using Artificial Bacteria Cell-membrane
Y. Sekiya, H. Watanabe, I. Kawamura, R.Kawano
Proceedings of MicroTAS, 2015, 823-825
Autonomous Diagnosis and Therapy: miRNA Detection and Drug Release using Programmable DNA and Biological Nanopore
M. Hiratani, M. Ohara and R. Kawano
Proceedings of MicroTAS, 2015, 906-908
A Single Molecule Detection of Protein by Appropriate Sized Biological Nanopores
H. Watanabe and R. Kawano
Proceedings of MicroTAS, 2015, 51-53

査読付き論文リスト

A Portable Lipid Bilayer System for Environmental Sensing with a Transmembrane Protein
R. Kawano, Y. Tsuji, K. Kamiya, T. Kodama, T. Osaki, N. Miki, S. Takeuchi
PLoS ONE, 2014, 9(7): e102427, DOI: 10.1371/journal.pone.0102427 [Link]
Lipid bilayers on a picoliter microdroplet array for rapid fluorescence detection of membrane transport
T. Tonooka, K. Sato, T. Osaki, R. Kawano, S. Takeuchi
Small, 2014, 10, No. 16, 3275–3282, DOI: 10.1002/smll.201470093 [Link] (Selected as the cover of issue)

総説・査読付き国際会議proceedings

"ナノポア計測：膜タンパク質ナノポアを用いた電気化学的一分子認識"[pdf]
川野竜司
Chemical Sensors, Vol. 30 No. 4, 2014
Extend The Size of Biological Nanopore Using Mgainin and Perforin Pores
H. Watanabe and R. Kawano
Proceedings of MicroTAS, 2014, 2125-2127.
DNA/RNA Computing with Biological Nanopore in Droplets System: AND Operation Using RNA Polymerization
M. Ohara, M. Takinoue and R. Kawano
Proceedings of MicroTAS, 2014, 1790-1792.

査読付き論文リスト

Droplet Split-and-Contact Method for High-Throughput Transmembrane Electrical Recording
†Y. Tsuji,†R. Kawano, T. Osaki, K. Kamiya, N. Miki, S. Takeuchi
Anal. Chem., 2013, 85, 10913-10919. [Link] (†equal contribution)
Automated Parallel Recordings of Topologically Identified Single Ion Channels
R. Kawano, Y. Tsuji, K. Sato, T. Osaki, K. Kamiya, M. Hirano, T. Ide, N. Miki, S. Takeuchi
Scientific Reports, 2013, 3: 1995, DOI: 10.1038/srep01995. [Link]
Round-Tip Dielectrophoresis-Based Tweezers for Single Micro-Object Manipulation
T. Kodama, T. Osaki, R. Kawano, K. Kamiya, N. Miki, S. Takeuchi
Biosensors and Bioelectronics, 2013, 47, 206-212. [Link]
Droplet based lipid bilayer system integrated with microfluidic channels for solution exchange
†Y. Tsuji,†R. Kawano, T. Osaki, K. Kamiya, N. Miki, S. Takeuchi
Lab on a Chip, 2013, 13, 1476-1481. [Link] (†equal contribution) (Selected as the inside cover of the issue)

総説・査読付き国際会議proceedings

"MEMS技術を基盤とした人工細胞膜の大量作製とイオンチャネルスクリーニングへの展開"
川野竜司、大崎寿久、神谷厚輝、竹内昌治
自動車技術, 2013, Vol. 67, No. 10
"液滴接触法を用いたチャネル型膜たんぱく質のハイスループット機能解析システムの開発"
川野竜司、大崎寿久、竹内昌治
BIO IN-DUSTRY 2013年1月号, pp.25-29