What’s New

  • 超越分子第4回若手会@東大にて、岡田さん、川路さん、呉松くん、津田さん、依田くん、伊集院さん、斎藤くん、廣川さん、羽切さん、中田さん、佐藤さん、柴山くん、藤田さん、岩渕先生、竹内先生、ホウ先生がポスター発表を行いました。佐藤さん、津田さんがポスター賞を受賞しました。おめでとうございます!

  • 木原くん、佐藤(幹)くんの合成高分子によるナノポア計測用二分子膜作製の論文がPCCPにアクセプトされました!

  • Cheminas@大阪公立大にて、竹内先生、藤田さん、Jiajueくんが口頭発表を行いました。

  • 林真人博士が産学連携研究員として着任しました。よろしくお願いします!

  • 滝口くん、竹内さん、鈴木(春)さん、大原くんのナノポア一分子ロジックゲートの論文がSmallにアクセプトされました!JAMSTEC小宮さんとの共同研究です。

News 一覧

Research

  • 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)で創ることができる。
  • 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が、Missing areaとなるナノスケール以下では、生物(自然)が生みだすような精密ナノ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り、利用する。
  • マイクロ切削(ミリング)加工や3Dプリンティングにより、CAD設計したデザインを樹脂に加工する。
  • プラズマエッチングやUV露光、アルミ蒸着などにより、フォトリソグラフィーによる微細加工やマイクロ流路作成を行う。

M. Ohara et al., ACS Synth. Biol. (2017)
Y. Kobayashi et al., Sci. Rep. (2025)

  • マイクロ切削によって作成したマイクロデバイス中に液滴接触法によって脂質二分子膜を作成できる。
  • 脂質二分子膜への分子(ペプチド?タンパク質など)の作用に伴う微小な電流変化を、様々なパッチクランプアンプを用いて測定できる。
  • 電流シグナルの波形から、1分子レベルでの分子と脂質二分子膜との相互作用の動態を評価し、定量化できる。
  • 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。

M. Yamaji et al., Anal. Chem. (2025)
Y. Numaguchi et al., PNAS Nexus (2024)
Y. Sekiya et al., Analyst (2018)
川野竜司 生物物理 55 (2), (2015)

  • 脂質膜に細孔(ナノポア)を形成するタンパク質を再構成する。
  • 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、1分子の挙動が観測できる。
  • 2本鎖のDNAがアンジップしながらナノポアを通過すると、より長い間電流が阻害される。
  • DNA構造の特性を利用して情報処理を行うDNAコンピューティングとの組み合わせにより、薬物?毒物?診断マーカーの検出などに応用できる。
  • ナノポア構造を形成する新たなペプチドを設計し、特定の分子の検出に向けたカスタムメイドナノポアを設計する。

M. Miyagi et al., Small Methods (2025)
S. Takiguchi et al., Anal. Chem. (2023)
A. Tada et al., Anal. Chem. (2023)
N. Takeuchi et al., JACS Au (2022)
K. Shimizu et al., Nat. Nanotechnol. (2022)
S. Takiguchi et al., Chem. Soc. Rev. (2025)
清水啓佑ら 生物物理 62(5), (2022)

  • 超小型ロボットである分子ロボットを用いて、人体内での診断治療などへの応用が期待されるている。
  • 分子ロボットの構築において、自律的にナノ構造を形成できる自然界の分子を利用するボトムアップなアプローチを利用する。
  • 分子ロボットを構築するためには、1) 感覚 (sensor) 2) 知能 (intelligence) 3)運動 (Actuator) の3つの要素が必要。
  • 分子ロボットの筐体として、人工の脂質二分子膜小胞であるリポソームを利用する。
  • ナノポアタンパク質は、分子ロボットにおいて、知覚を行うセンサーとしての機能を担う。
  • リポソーム内にDNAコンピューティング反応を封入して、疾患マーカーの検出と核酸医薬の合成を行う。

K. Izumi et al., ACS Omega (2024)
Z. Peng et al., Lab on a Chip (2024)
K. Izumi et al., Micromachines (2023)
K. Shoji et al., Micromachines (2020)

    総説紹介

    ナノポア計測によるDNA演算情報の復号化

    滝口創太郎、川野竜司
    会誌「高分子」 2022, 71(10), 534-535.

    De novoペプチドナノポアの設計と精密1分子検出

    清水啓佑、宇佐美将誉、溝口郁朗、藤田祥子、川野竜司
    生物物理学会 学会誌 2022, 62(5).

    ドロップレット型人工細胞膜によるチャネルタンパク質計測

    川野竜司
    生物物理学会 学会誌 2015, 55(2), 77-80.

    Lipid Vesicle-Based Molecular Robots

    Zugui Peng, Shoji Iwabuchi, Kayano Izumi, Sotaro Takiguchi, Misa Yamaji, Shoko Fujita, Harune Suzuki, Fumika Kambara, Genki Fukasawa, Aileen Cooney, Lorenzo Di Michele, Yuval Elani, Tomoaki Matsuura, Ryuji Kawano
    Lab on a Chip 2024, accepted. DOI: 10.1039/D3LC00860F

    Recent Advances in Liposome-Based Molecular Robots

    Kan Shoji and Ryuji Kawano
    Micromachines 2020, 11(9), 788, DOI: 10.3390/mi11090788

    Synthetic Ion Channels and DNA Logic Gates as Components of Molecular Robots

    Ryuji Kawano
    ChemPhysChem, 2018, 19(4), 359-366, DOI: 10.1002/cphc.201700982

    Nanopore Decoding of Oligonucleotides in DNA Computing

    Ryuji Kawano
    Biotechnology Journal, 2018, 1800091, DOI: 10.1002/biot.201800091

    総説紹介 一覧

    Members

    川野 竜司
    教授(兼任)京都大学 iCeMS 客員教授

    川野 竜司

    Ryuji Kawano
    その他のメンバー

    Access

    新万博体育_万博体育官网-【官方授权牌照】 川野研究室

    〒184-8588 東京都小金井市中町2-24-16
    国立大学法人 新万博体育_万博体育官网-【官方授权牌照】 工学部
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