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栗田 弘史(くりた ひろふみ)

所属 環境・生命工学系
兼務
職名 助教
専門分野 静電気応用、生物物理、分子生物学、生物工学
学位 博士(工学) (豊橋技術科学大学)
所属学会 静電気学会、日本分子生物学会、応用物理学会、日本生物物理学会、日本毒性学会、日本酸化ストレス学会
E-mail kurita@ens
※アドレスの末尾に「.tut.ac.jp」を補完してください
研究室web http://ens.tut.ac.jp/electrostatics/
研究者情報リンク 研究者情報

研究紹介

電界や大気圧プラズマを細胞や生体に作用させると、例えば細胞膜に可逆的に穴を開けて遺伝子などを人為的に細胞内に入れたり、さらに強い電圧を印加すると微生物を殺滅させたりできます。それらのメカニズムの分子・細胞レベルでの解析や、目的の効果を得るための制御方法について研究を進めています。また、電界や流体力学的な力などを組み合わせると、1分子のDNAや1個の細胞を生きた状態で観察・操作・計測できたり、静電気力により油中に微小な水滴を生成・操作できたりします。具体的には1分子のDNA上で起こる生化学反応を観察・計測したり、油のなかに水滴を生成して微小反応場として利用する技術とその応用について研究を進めています。

テーマ1:大気圧低温プラズマによる生体高分子不活化メカニズムと細胞応答の解析

概要

近年、生体や生物組織に直接照射することが可能な大気圧低温プラズマの生成技術が開発され、滅菌・殺菌や癌細胞のアポトーシス誘導に効果があるといった報告がなされています。しかし、これらの研究成果について試行錯誤的に得られたものが多く見受けられ、生体分子・細胞・組織・個体など各階層に対してプラズマ照射が及ぼす定量的な影響評価が求められています。そこでプラズマ照射による生体高分子への影響をさまざまな方法で定量化したり、特にヒト由来の培養細胞株の細胞応答を解析したりしています。

主な業績

◆ H. Kurita, T. Nakajima, H. Yasuda, K. Takashima, A. Mizuno, J. I. B. Wilson, and S. Cunningham, "Single-molecule measurement of strand breaks on large DNA induced by atmospheric pressure plasma jet, Applied Physics Letters, vol. 99, 191504 (3 pp.), Nov 2011.

◆ H. Kurita, S. Miyachika, H. Yasuda, K. Takashima, and A. Mizuno, "Use of molecular beacons for the rapid analysis of DNA damage induced by exposure to an atmospheric pressure plasma jet," Applied Physics Letters, vol. 107, 263702 (5 pp.), Dec 2015.

◆ H. Kurita, J. Miyamoto, S. Miyachika, Y. Uchihashi, H. Yasuda, K. Takashima, and A. Mizuno, "Production of reactive oxygen and nitrogen species in a cell culture medium exposed to an atmospheric pressure plasma jet," MRS Advances, Published online: 16 Jan 2017

キーワード

大気圧プラズマ、プラズマ医療

テーマ2:油中液滴の静電操作技術の開発と生命科学への応用

概要

電界を用いた油中液滴生成および油中閉空間で液滴を非接触駆動する技術の開発とそのバイオ応用の研究を行っています。油中液滴の非接触マニピュレーションは、少量多種を効率よく高速に解析する上での基盤技術となります。これまでに静電噴霧を応用した油中液滴生成や、外部ポンプ不要な静電気力による油中液滴操作技術について研究を進めています。またこの技術を応用した遺伝子導入法 (エレクトロポレーション)に関する研究を行っています。

主な業績

◆ A. Asada, H. Aoki, H. Kurita, A. Antoniu, H. Yasuda, K. Takashima, and A. Mizuno, "A novel gene transformation technique using water-in-oil droplet in an electrostatic field, IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 49, pp. 311-315, Jan 2013.

◆ H. Kurita, S. Takahashi, A. Asada, M. Matsuo, K. Kishikawa, A. Mizuno, and R. Numano, "Novel Parallelized Electroporation by Electrostatic Manipulation of a Water-in-oil Droplet as a Microreactor," PLoS ONE, vol. 10, e0144254, Dec 2015.

◆ H. Kurita, Y. Takao, K. Kishikawa, K. Takashima, R. Numano, and A. Mizuno, "Fundamental study on a gene transfection methodology for mammalian cells using water-in-oil droplet deformation in a DC electric field," Biochemistry and Biophysics Reports, vol. 8, pp. 81-88, Dec 2016.

キーワード

油中水滴、微小反応場、遺伝子導入、エレクトロポレーション

テーマ3:1分子DNAの観察・操作・計測

概要
1分子DNAの観察・操作・計測

1分子DNAを観察する方法としては、電子顕微鏡や原子間力顕微鏡を用いる方法などがありますが、蛍光色素でDNAに目印をつけると、蛍光顕微鏡視野内ではその目印を頼りに水溶液中のDNAを容易に観察することができます。水溶液中でDNAはブラウン運動により尺取虫のように形を変えていて、その様子をビデオカメラで捉えることが可能です。このようにして可視化した1分子DNAを解析しやすいように引き伸ばしたり、DNA (紐)の末端だけを固定したりする1分子操作を行っています。この操作は表面処理や光ピンセット、マイクロ流路など様々な要素技術を組み合わせることにより実現されます。またDNAは一様に負の電荷を帯びており、静電気力による操作も可能です。1分子DNAの持つ遺伝情報の解析やDNA-タンパク質間相互作用の解析において効果的な1分子操作・計測技術の検討を進めています。

主な業績

◆ H. Kurita, K. Torii, H. Yasuda, K. Takashima, S. Katsura, and A. Mizuno, "The Effect of Physical Form of DNA on ExonucleaseIII Activity Revealed by Single-molecule Observations, Journal of Fluorescence, vol. 19, pp. 33-40, Feb 2009.

◆ H. Kurita, T. Takata, H. Yasuda, K. Takashima, and A. Mizuno, "A kinetic analysis of strand breaks on large DNA induced by cigarette smoke extract, Chemical Physics Letters, vol. 493, pp. 165-169, June 2010.

◆ S. Takahashi, S. Motooka, T. Usui, S. Kawasaki, H. Miyata, H. Kurita, T. Mizuno, S.-i. Matsuura, A. Mizuno, M. Oshige, and S. Katsura, "Direct single-molecule observations of local denaturation of a DNA double helix under a negative supercoil state," Analytical Chemistry, vol. 87, pp. 3490–3497, 2015.

キーワード

1分子DNA、蛍光観察、光ピンセット、微小操作

担当授業科目名(科目コード)

環境・生命工学実験
化学実験

その他(受賞、学会役員等)

受賞等
◆ 2011年9月 静電気学会 論文賞
◆ 2013年3月 第14回静電気学会春期講演会 エクセレントプレゼンテーション賞
◆ 2013年6月 第66回日本酸化ストレス学会学術集会 優秀演題賞
◆ 2014年9月 静電気学会 論文賞
◆ 2015年2月 IEEE Creativity and Innovation Prize Paper Award 


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