2024/03/29 更新

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アキヤマ ヒロカズ
秋山 裕和
AKIYAMA Hirokazu
所属
大学院工学研究科 生命分子工学専攻 生命システム工学 助教
大学院担当
大学院工学研究科
学部担当
工学部 化学生命工学科
職名
助教
連絡先
メールアドレス
外部リンク

学位 1

  1. 博士(工学) ( 2011年3月   九州大学 ) 

研究キーワード 9

  1. バイオプロセス

  2. 幹細胞

  3. 再生医療

  4. 実験計画法

  5. 心筋細胞

  6. バイオインフォマティクス

  7. 生物化学工学

  8. 組織工学

  9. オルガノイド

研究分野 1

  1. 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

現在の研究課題とSDGs 2

  1. 再生医療・創薬のための幹細胞の新規分化誘導技術の開発

  2. 再生医療のための有用細胞生産プロセスの開発

経歴 6

  1. 名古屋大学   大学院工学研究科 生命分子工学専攻 生命システム工学講座 生物化学工学研究グループ   助教

    2021年5月 - 現在

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    国名:日本国

  2. 株式会社Revorf   主任研究員

    2020年5月 - 2021年4月

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    国名:日本国

  3. 株式会社カネカ   主任

    2015年4月 - 2020年4月

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    国名:日本国

  4. University of Toronto   Institute of Biomaterials & Biomedical Engineering   客員研究員

    2016年5月 - 2018年4月

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    国名:カナダ

  5. 株式会社カネカ   研究員

    2011年4月 - 2015年3月

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    国名:日本国

  6. 日本学術振興会   特別研究員(DC2)

    2009年4月 - 2011年3月

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    国名:日本国

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学歴 3

  1. 九州大学   大学院工学府   化学システム工学専攻 博士後期課程

    2008年4月 - 2011年3月

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    国名: 日本国

  2. 九州大学   大学院工学府   化学システム工学専攻 修士課程

    2007年4月 - 2008年3月

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    国名: 日本国

  3. 九州大学   工学部   物質科学工学科

    2003年4月 - 2007年3月

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    国名: 日本国

所属学協会 4

  1. 化学工学会

  2. 日本生物工学会

  3. 日本再生医療学会

  4. 日本動物細胞工学会

 

論文 15

  1. Separation and enrichment of multiple bile acid micelle-disrupting peptides by adsorption/desorption process with heat-treated porous silica gels 査読有り

    Iriyama M., Hagawa H., Shimizu S., Akiyama H., Shimizu K., Honda H.

    Biochemical Engineering Journal   205 巻   2024年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Biochemical Engineering Journal  

    Bile acid (BA) micelle-disrupting peptides are bioactive peptides (BPs) that suppress intestinal cholesterol adsorption and ameliorate blood cholesterol levels. To facilitate their application in the food industry, an effective and straightforward technology for BP separation and enrichment of BPs is required. For this purpose, we assessed the potential of heat-treated (HT) porous silica gels with an enhanced capacity for peptide adsorption/desorption (AD). Given the key characteristics of these peptides involving basic amino acid (AA) residues, we applied casein hydrolysate to HT silica gels for adsorption at neutral pH, where the surface yielded anionic silanolates through deprotonation. Subsequently, desorption was conducted at pH 2, at which point the surface returned to its neutral state. We confirmed a 335-fold increase in the BA micelle-disrupting activity of the resulting hydrolysates. LC-MS/MS analysis identified 783 peptides, confirming that the peptides containing cationic AA residues were selectively enriched, as expected. Moreover, a dose-response of randomly selected 27 peptides with various enrichment levels revealed the presence of multiple active peptides in the enriched groups. These results indicate that our method is effective for the separation and enrichment of BA micelle-disrupting peptides and holds promise for BP production.

    DOI: 10.1016/j.bej.2024.109283

    Scopus

  2. Electrical pulse stimulation-induced tetanic exercise simulation increases the secretion of extracellular vesicles from C2C12 myotubes 査読有り

    Murata, A; Akiyama, H; Honda, H; Shimizu, K

    BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS   672 巻   頁: 177 - 184   2023年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Biochemical and Biophysical Research Communications  

    Extracellular vesicles (EVs) released into the blood during exercise mediate its whole-body health effects. The differentiation of EVs released by skeletal muscle cells in vivo from those released by other cells is challenging, therefore, it is unclear whether exercise increases the number of EVs secreted by skeletal muscle cells. In this study, we investigated whether exercise affects the quantity of EVs released from skeletal muscle cells using in vitro exercise models. C2C12 myotubes were cultured on a gel layer with 1 or 30 Hz electrical pulse stimulation (EPS) to induce contractions as an artificial simulating exercise. We found that tetanic contraction induced by 30 Hz EPS increased the number of secreted EVs. MicroRNA (miRNA)-seq analysis revealed that 30 Hz EPS altered the miRNA in the secreted EVs. Furthermore, expression analysis of genes related to the biogenesis and transport of EVs revealed that the expression of ALG-2 interacting protein X (Alix) was increased in response to 30 Hz EPS, and the peak value of intracellular Ca2+ in myotubes at 30 Hz EPS was higher than that at 1 Hz, indicating that the increase in intracellular Ca2+ concentration may be related to the increased secretion of EVs in response to 30 Hz EPS.

    DOI: 10.1016/j.bbrc.2023.06.054

    Web of Science

    Scopus

    PubMed

  3. Alignment of Skeletal Muscle Cells Facilitates Acetylcholine Receptor Clustering and Neuromuscular Junction Formation with Co-Cultured Human iPSC-Derived Motor Neurons 査読有り

    Shimizu, K; Kassai, H; Kamei, Y; Yamamoto, K; Nagashima, T; Maekawa, T; Akiyama, H; Honda, H

    CELLS   11 巻 ( 23 ) 頁: 3760 - 3760   2022年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Cells  

    In vitro neuromuscular junction (NMJ) models are powerful tools for studying neuromuscular disorders. Although linearly patterned culture surfaces have been reported to be useful for the formation of in vitro NMJ models using mouse motor neuron (MNs) and skeletal muscle (SkM) myotubes, it is unclear how the linearly patterned culture surface increases acetylcholine receptor (AChR) clustering, one of the steps in the process of NMJ formation, and whether this increases the in vitro NMJ formation efficiency of co-cultured human MNs and SkM myotubes. In this study, we investigated the effects of a linearly patterned culture surface on AChR clustering in myotubes and examined the possible mechanism of the increase in AChR clustering using gene expression analysis, as well as the effects of the patterned surface on the efficiency of NMJ formation between co-cultured human SkM myotubes and human iPSC-derived MNs. Our results suggest that better differentiation of myotubes on the patterned surface, compared to the flat surface, induced gene expression of integrin α7 and AChR ε-subunit, thereby increasing AChR clustering. Furthermore, we found that the number of NMJs between human SkM cells and MNs increased upon co-culture on the linearly patterned surface, suggesting the usefulness of the patterned surface for creating in vitro human NMJ models.

    DOI: 10.3390/cells11233760

    Web of Science

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    PubMed

  4. 蛍光標識ペプチドアレイを用いたプロテアーゼ切断検出と機械学習を用いた切断部位予測 査読有り

    水谷 嶺太, 森 陽子, 小川 翔大, 田添 佳歩, 秋山 裕和, 清水 一憲, 本多 裕之

    生物工学会誌   100 巻 ( 10 ) 頁: 528 - 540   2022年10月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:公益社団法人 日本生物工学会  

    <p>プロテアーゼの切断点推定方法を確立するため,4残基1990種のペプチド配列をデザインし,末端蛍光ラベルしたライブラリーを合成し,酵素分解を行い,そのデータを使ってRandom Forest(RF)で切断点推定モデルを構築した.1990配列は切断点になるジペプチドをすべて網羅している.RFモデルに利用する変数としてアミノ酸やジペプチドの存在だけでなく,ペプチドの特性を示すため位置変数(Positioning parameter, PP),および包括変数(Global parameter, GP)も考案した全532変数を用いた.プロテアーゼとして,生化学用試薬グレードのトリプシンを使用し,pH 8で切断し切断率をヒストグラムで評価した結果,予想通りアルギニン残基(R),リジン残基(K)を含むペプチド配列は切断しやすいことがわかった.構築したpH 8-RFモデルの推定精度は77 %にとどまった.RFモデルで重要度の高い10変数として,Kの存在と9個のGPが選ばれ,GPの中で,R,Kが特徴的に大きい値をとる等電点に関する4変数と極性に関する変数1個が含まれた.α-lactalbuminの切断点を予測し,実際に酵素分解し切断ペプチドをLC-MS/MSで解析したところ,42種類のペプチドが同定された.RFモデルで予測した19か所のうち14か所が一致した.69Y-70G間や50F-51H間で切断されたペプチド断片が多く,いずれもトリプシンではなく混入するキモトリプシンによる切断が強く示唆された.この部位についても構築したモデルで切断が予測できた.さらに,pH 5でペプチド切断を行い,トリプシンの加水分解に及ぼすpHの影響を調べた.pH 5のモデルの推定精度は残念ながら59 %と低かった.構築したpH 5-RFモデルでは重要度の高い10変数としてpH 8モデルと同じ等電点に関する4個のGPが含まれた.シグナル配列以降は,pH 8での結果とほぼ同数の20か所となった.同様にpH 5でα-lactalbuminをトリプシンにより加水分解し64種の断片を同定した.検出断片が多かった48Tから77Kまでの間で推定予測部位と比較したところ,新規に増加した多くの部位で構築したモデルでも切断が予測できることに加え,pHを変えることで生じる切断特異性の変化をある程度捉えることができた.今回の成果は,1990種のペプチドライブラリーと532変数で構築したRFモデルが,プロテアーゼ切断点推定に効果的であることを明らかにした.</p>

    DOI: 10.34565/seibutsukogaku.100.10_528

    DOI: 10.34565/seibutsukogaku.100.10_528

    Scopus

    CiNii Research

  5. Screening of anti-atrophic peptides by using photo-cleavable peptide array and 96-well scale contractile human skeletal muscle atrophy models 査読有り

    Yamamoto, K; Ohsumi, S; Nagashima, T; Akiyama, H; Honda, H; Shimizu, K

    BIOTECHNOLOGY AND BIOENGINEERING   119 巻 ( 8 ) 頁: 2196 - 2205   2022年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Biotechnology and Bioengineering  

    Skeletal muscle atrophy is characterized by decreases in protein content, myofiber diameter, and contractile force generation. As muscle atrophy worsens the quality of life, the development of anti-atrophic substances is desirable. In this study, we aimed to demonstrate a screening process for anti-atrophic peptides using photo-cleavable peptide array technology and human contractile atrophic muscle models. We developed a 96-well system and established a screening process with less variability. Dexamethasone-induced human atrophic tissue was constructed in the system. Eight peptides were selected from the literature and used for the screening of peptides for preventing the decrease of the contractile forces of tissues. The peptide QIGFIW, which showed preventive activity, was selected as the seed sequence. As a result of amino acid substitution, we obtained QIGFIQ as a peptide with higher anti-atrophic activity. These results indicate that the combinatorial use of the photo-cleavable peptide array technology and 96-well screening system could comprise a powerful approach to obtaining anti-atrophic peptides, and suggest that the 96-well screening system and atrophic model represent a practical and powerful tool for the development of drugs/functional food ingredients.

    DOI: 10.1002/bit.28125

    Web of Science

    Scopus

    PubMed

    その他リンク: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full-xml/10.1002/bit.28125

  6. Embryoid Body-Explant Outgrowth Cultivation from Induced Pluripotent Stem Cells in an Automated Closed Platform 査読有り

    Hiroshi Tone, Saeko Yoshioka, Hirokazu Akiyama, Akira Nishimura, Masaki Ichimura, Masaru Nakatani, Tohru Kiyono, Masashi Toyoda, Masatoshi Watanabe, Akihiro Umezawa

    BioMed Research International   2016 巻   頁: 7098987   2016年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1155/2016/7098987

    DOI: 10.1155/2016/7098987

  7. Comparison of manual and automated cultures of bone marrow stromal cells for bone tissue engineering 査読有り

    Hirokazu Akiyama, Asako Kobayashi, Masaki Ichimura, Hiroshi Tone, Masaru Nakatani, Minoru Inoue, Arinobu Tojo, Hideaki Kagami

    Journal of Bioscience and Bioengineering   120 巻 ( 5 ) 頁: 570 - 576   2015年11月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.jbiosc.2015.03.011

    DOI: 10.1016/j.jbiosc.2015.03.011

  8. Effects of B-cell lymphoma 2 gene transfer to myoblast cells on skeletal muscle tissue formation using magnetic force-based tissue engineering 査読有り

    Masanori Sato, Akira Ito, Hirokazu Akiyama, Yoshinori Kawabe, Masamichi Kamihira

    Tissue Engineering Part A   19 巻 ( 1-2 ) 頁: 307 - 315   2013年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1089/ten.TEA.2011.0728

    DOI: 10.1089/ten.TEA.2011.0728

  9. Construction of cardiac tissue rings using a magnetic tissue fabrication technique 査読有り

    Hirokazu Akiyama, Akira Ito, Masanori Sato, Yoshinori Kawabe, Masamichi Kamihira

    International Journal of Molecular Sciences   11 巻 ( 8 ) 頁: 2910 - 2920   2010年8月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.3390/ijms11082910

    DOI: 10.3390/ijms11082910

  10. Cell-patterning using poly (ethylene glycol)-modified magnetite nanoparticles 査読有り

    Hirokazu Akiyama, Akira Ito, Masanori Sato, Yoshinori Kawabe, Masamichi Kamihira

    Journal of Biomedical Materials Research Part A   92 巻 ( 3 ) 頁: 1123 - 1130   2010年5月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1002/jbm.a.32313

    DOI: 10.1002/jbm.a.32313

  11. Genetically engineered angiogenic cell sheets using magnetic force-based gene delivery and tissue fabrication techniques 査読有り

    Hirokazu Akiyama, Akira Ito, Yoshinori Kawabe, Masamichi Kamihira

    Biomaterials   31 巻 ( 6 ) 頁: 1251 - 1259   2010年2月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.biomaterials.2009.11.017

    DOI: 10.1016/j.biomaterials.2009.11.017

  12. Fabrication of angiogenic gene-modified myoblast cell sheets using magnetic tissue engineering techniques.

    Hirokazu Akiyama, Akira Ito, Yoshinori Kawabe, Masamichi Kamihira

    Proceedings of the World Congress on Engineering and Computer Science   2 巻   頁: 806 - 810   2010年

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

  13. Magnetic cell-patterning for tissue engineering

    Hirokazu Akiyama, Akira Ito, Yoshinori Kawabe, Masamichi Kamihira

    Animal Cell Technology: Basic & Applied Aspects (Proceedings of JAACT2008)   16 巻   頁: 165 - 170   2010年

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    DOI: 10.1007/978-90-481-3892-0_27

  14. Fabrication of complex three-dimensional tissue architectures using a magnetic force-based cell patterning technique 査読有り

    Hirokazu Akiyama, Akira Ito, Yoshinori Kawabe, Masamichi Kamihira

    Biomedical Microdevices   11 巻 ( 4 ) 頁: 713 - 721   2009年8月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1007/s10544-009-9284-x

    DOI: 10.1007/s10544-009-9284-x

  15. Magnetic force-based cell patterning using Arg-Gly-Asp (RGD) peptide-conjugated magnetite cationic liposomes 査読有り

    Akira Ito, Hirokazu Akiyama, Yoshinori Kawabe, Masamichi Kamihira

    Journal of Bioscience and Bioengineering   104 巻 ( 4 ) 頁: 288 - 293   2007年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1263/jbb.104.288

    DOI: 10.1263/jbb.104.288

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書籍等出版物 2

  1. 三次元ティッシュエンジニア リング~細胞の培養・操作・組織化から品質管理、脱細胞化まで~・間葉系幹細胞向け自動培養装置(4章2節)

    刀禰宏、秋山裕和( 担当: 共著)

    エヌ・ティー・エス  2015年 

  2. ≪最 新≫動物細胞培養の手法と細胞死・増殖不良・細胞変異を防止する技術・閉鎖型自動培養装置による間葉系幹細胞の培養(2章4節12項)

    秋山裕和、櫻井裕士( 担当: 共著)

    技術情報協会  2014年 

共同研究・競争的資金等の研究課題 7

  1. 心臓壁様オルガノイドの創出と創薬応用に関する研究

    2023年8月 - 2024年7月

    公益財団法人 立松財団  第32回 一般研究助成 

    秋山 裕和

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:1500000円

  2. 多能性幹細胞の共分化誘導に基づく細胞機能最大化培養プロセスの開発

    2023年5月 - 2024年4月

    一般財団法人 東海産業技術振興財団  第35回 助成研究(研究育成型) 

    秋山裕和

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    資金種別:競争的資金

    配分額:900000円

  3. 再生医療応用を目指したiPS細胞の共分化誘導プロセスの開発

    2023年4月 - 2024年3月

    一般財団法人伊藤忠兵衛基金  2023年(令和5年)度 学術研究助成金 

    秋山裕和

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:500000円

  4. 次世代再生医療に向けたiPS細胞由来心筋・心外膜細胞の共誘導プロセスの開発

    2022年12月 - 2023年11月

    公益財団法人 中部科学技術センター  学術・みらい助成「中部科学技術センター 学術奨励研究助成」 

    秋山裕和

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:300000円

  5. 多能性幹細胞からの心筋組織構成細胞群同時創出プロセスの開発

    2022年5月 - 2023年4月

    公益財団法人 内藤科学技術振興財団  内藤科学技術研究助成金 

    秋山裕和

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:1000000円

  6. 臍帯血造血幹細胞の培養プロセスの開発

    2016年5月 - 2018年4月

    カネカ 技術振興基金(海外留学) 

    秋山裕和

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    担当区分:研究代表者  資金種別:その他

    配分額:4000000円

  7. Fabrication of angiogenic gene-modified myoblast cell sheets using magnetic tissue engineering techniques

    2010年10月

    公益財団法人 加藤記念バイオサイエンス振興財団  加藤記念国際交流助成 

    秋山裕和

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:200000円

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科研費 4

  1. マイクロデバイスを用いた微小環境精密制御による筋オルガノイド機能発現と病態解析

    研究課題/研究課題番号:23K17474  2023年6月 - 2026年3月

    科学研究費助成事業  挑戦的研究(開拓)

    清水 一憲, 秋山 裕和

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    担当区分:研究分担者 

    オルガノイド(幹細胞を用いて作製した生体器官に類似した培養立体組織)は、平面培養細胞や動物実験に代わる技術として、病気の研究や薬の開発に利用することが期待されています。本研究では、マイクロデバイス技術を活用してオルガノイド機能発現を誘導し、それを用いて疾患解析を行うことを目的としています。

  2. 次世代再生医療に向けた多能性幹細胞の共分化誘導培養プロセス開発に関する基盤研究

    2023年4月 - 2026年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究 (C)

    秋山裕和, 清水一憲

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:4680000円 ( 直接経費:3600000円 、 間接経費:1080000円 )

  3. 可食性タンパク質由来の非劣性中長鎖生理活性ペプチドの効率的探索法の確立

    研究課題/研究課題番号:22H00273  2022年4月 - 2026年3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)

    本多 裕之, 秋山 裕和, 清水 一憲, 秋山 裕和, 清水 一憲

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    担当区分:研究分担者  資金種別:競争的資金

    中長鎖の生理活性ペプチドの残基置換で最優性ペプチドを探索するとともに、劣性に陥らない程度に活性を保持する非劣性ペプチドを、可食性タンパク質中から効率よく探索する手法の確立を目指す。まず、実験計画法に基づき、置換残基の2因子間交互作用を評価し、多残基置換体の活性を予測する機械学習モデルを構築する。最優性生理活性ペプチドを探索したのち、非劣性残基置換ペプチドを可食性ペプチドDBから複数探索する。非劣性残基置換ペプチドを合成し、多種類の非劣性ペプチドが同時に濃縮できる条件を検証する。この研究を通して、優性ペプチドと非劣性ペプチドを組み合わせた生理活性ペプチド群の製造方法の確立を目指す。

  4. 磁性ナノ粒子を用いた血管配置及び誘導による骨格筋組織再生

    研究課題/研究課題番号:09J02784  2009年4月 - 2011年3月

    日本学術振興会  科学研究費補助金  特別研究員奨励費(DC2)

    秋山裕和

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:1400000円

 

担当経験のある科目 (本学) 9

  1. 卒業研究

    2023

  2. 化学生命工学実験3

    2023

  3. 化学生命工学実験2

    2023

  4. 化学生命工学実験3

    2022

  5. 卒業研究

    2022

  6. 化学生命工学実験2

    2022

  7. 化学生命工学実験3

    2021

  8. 化学生命工学実験2

    2021

  9. 卒業研究

    2021

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