研究者詳細

顔写真

サクマ　ユカ
佐久間　由香
Yuka Sakuma
所属
大学院理学研究科　物理学専攻　領域横断物理学講座（生命非平衡物理分野）
職名
准教授
学位

  • 博士（理学）

委員歴 4

  • 日本物理学会領域１２運営委員　国内外学会役員等

    2025年9月 ～ 継続中

  • 日本生物物理学会東北支部・会計　国内外学会役員等

    2025年5月 ～ 継続中

  • 理学研究科男女共同参画推進委員　学内委員

    2025年4月 ～ 継続中

  • 日本物理学会東北支部・出前授業　国内外学会役員等

    2022年4月 ～ 継続中

所属学協会 3

  • Biophysical Society

  • 日本中性子科学会

  • 日本物理学会

研究キーワード 5

  • 線虫

  • 生物物理学

  • 膜流動性

  • 脂質ベシクル

  • ソフトマター物理学

研究分野 1

  • 自然科学一般 / 生物物理、化学物理、ソフトマターの物理 /

受賞 1

  1. 東北大理学部物理系同窓会「泉萩会」第６回泉萩会奨励賞受賞

    2014年10月25日　東北大理学部物理系同窓会「泉萩会」

論文 32

  1. Long-range viscosity of the plasma membrane of a living cell measured by a shear-driven flow method 査読有り

    Yuka Sakuma, Kazunori Yamamoto, Saya Ichihara, Toshihiro Kawakatsu, Kenya Haga, Masayuki Imai, Akatsuki Kimura

    Biophysical Journal　124　(19)　3304-3318　2025年9月

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.bpj.2025.09.005 　

    ISSN：0006-3495

  2. Temperature dependence of membrane viscosity of ternary lipid GUV with Lo domains 査読有り

    Julia Tanaka, Kenya Haga, Naohito Urakami, Masayuki Imai, Yuka Sakuma

    Biophysical Journal　124　(5)　818-828　2025年3月

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.bpj.2025.01.024 　

    ISSN：0006-3495

  3. Translocation of a daughter vesicle in a model system of self-reproducing vesicles 査読有り

    Manit Klawtanong, Yuka Sakuma, Masayuki Imai, Toshihiro Kawakatsu, Petch Khunpetch

    Physics of Fluids　36　(2)　027112-1-9　2024年2月1日

    出版者・発行元： AIP Publishing

    DOI： 10.1063/5.0186977 　

    ISSN：1070-6631

    eISSN：1089-7666

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    Translocation of a daughter vesicle from a mother vesicle through a pore is experimentally studied by many groups using a model system of self-reproducing vesicles. However, the theoretical formulation of the problem is not fully understood. In the present study, we present a theoretical formulation of the process based on our previous work [P. Khunpetch et al., Phys. Fluids 33, 077103 (2021)]. In our previous work, we considered the daughter vesicle as a rigid body. In the present work, however, we allow the daughter vesicle to deform during the expulsion process. We thus derive the free energy constituting of the elastic moduli of both the mother and daughter vesicles, and of pressure-driven contribution. The minimum energy path of the translocation is searched by using the string method. With use of experimentally reasonable values of the elastic moduli, our improved model successfully reproduced the progress of the birthing process where there is no free energy barrier between the initial and the final states. The equations of motion of the daughter vesicle have been derived within the framework of the Onsager principle. We found that the translocation time of the daughter vesicle can be reduced when the pressure inside the mother vesicle increases, or the initial size of the daughter vesicle decreases.

  4. Effects of grafted polymers on the lipid membrane fluidity 査読有り

    Yuka Sakuma, Nana Kayamori, Julia Tanaka, Kenya Haga, Masayuki Imai, Toshihiro Kawakatsu

    Biophysical Journal　123　(4)　489-501　2024年2月

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.bpj.2024.01.014 　

    ISSN：0006-3495

  5. Morphology of vesicle triplets: shape transformation at weak and strong adhesion limits 査読有り

    Toshikaze Chiba, Yuka Sakuma, Masayuki Imai, Primož Ziherl

    Soft Matter　19　(23)　4286-4296　2023年5月

    出版者・発行元： Royal Society of Chemistry (RSC)

    DOI： 10.1039/d3sm00308f 　

    ISSN：1744-683X

    eISSN：1744-6848

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    We investigate the morphologies of adhering vesicle triplets (triangular and linear topologies) in strong and weak adhesion regimes.

  6. Synthesising a minimal cell with artificial metabolic pathways 査読有り

    Minoru Kurisu, Ryosuke Katayama, Yuka Sakuma, Toshihiro Kawakatsu, Peter Walde, Masayuki Imai

    Communications Chemistry　6　(1)　56-1-14　2023年3月28日

    出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1038/s42004-023-00856-y 　

    eISSN：2399-3669

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    Abstract A “synthetic minimal cell” is considered here as a cell-like artificial vesicle reproduction system in which a chemical and physico-chemical transformation network is regulated by information polymers. Here we synthesise such a minimal cell consisting of three units: energy production, information polymer synthesis, and vesicle reproduction. Supplied ingredients are converted to energy currencies which trigger the synthesis of an information polymer, where the vesicle membrane plays the role of a template. The information polymer promotes membrane growth. By tuning the membrane composition and permeability to osmolytes, the growing vesicles show recursive reproduction over several generations. Our “synthetic minimal cell” greatly simplifies the scheme of contemporary living cells while keeping their essence. The chemical pathways and the vesicle reproduction pathways are well described by kinetic equations and by applying the membrane elasticity model, respectively. This study provides new insights to better understand the differences and similarities between non-living forms of matter and life.

  7. From Vesicles toward Protocells and Minimal Cells

    Masayuki Imai, Yuka Sakuma, Minoru Kurisu, Peter Walde

    Soft Matter　2022年

    出版者・発行元： Royal Society of Chemistry (RSC)

    DOI： 10.1039/d1sm01695d 　

    ISSN：1744-683X

    eISSN：1744-6848

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    In contrast to ordinary condensed matter systems, “living systems” are unique. They are based on molecular compartments that reproduce themselves through (i) an uptake of ingredients and energy from the...

  8. Birthing of a daughter vesicle in a model system for self-reproduction vesicles 査読有り

    Petch Khunpetch, Yuka Sakuma, Masayuki Imai, Toshihiro Kawakatsu

    Physics of Fluids　33　(7)　077103-077103　2021年7月

    出版者・発行元： AIP Publishing

    DOI： 10.1063/5.0052248 　

    ISSN：1070-6631

    eISSN：1089-7666

  9. Vesicle deformation and division induced by flip-flop of lipid molecules 査読有り

    Naohito Urakami, Yuka Sakuma, Toshikaze Chiba, Masayuki Imai

    Soft Matter　17　(37)　8434-8445　2021年

    DOI： 10.1039/d1sm00847a 　

    ISSN：1744-683X

    eISSN：1744-6848

  10. Viscosity of multicomponent liposome 招待有り 査読有り

    Yuka Sakuma

    MEMBRANE　46　(2)　58-64　2021年

    出版者・発行元： The Membrane Society of Japan

    DOI： 10.5360/membrane.46.58 　

    ISSN：0385-1036

    eISSN：1884-6440

  11. Morphologies of Vesicle Doublets: Competition among Bending Elasticity, Surface Tension, and Adhesion 査読有り

    Kei Murakami, Ryuta Ebihara, Takuma Kono, Toshikaze Chiba, Yuka Sakuma, Primož Ziherl, Masayuki Imai

    Biophysical Journal　119　(9)　1735-1748　2020年11月

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.bpj.2020.09.030 　

    ISSN：0006-3495

  12. Viscosity Landscape of Phase-Separated Lipid Membrane Estimated from Fluid Velocity Field 査読有り

    Yuka Sakuma, Toshihiro Kawakatsu, Takashi Taniguchi, Masayuki Imai

    Biophysical Journal　2020年4月

  13. Reproduction of vesicles coupled with a vesicle surface-confined enzymatic polymerisation 査読有り

    Minoru Kurisu, Harutaka Aoki, Takehiro Jimbo, Yuka Sakuma, Masayuki Imai, Sandra Serrano-Luginbühl, Peter Walde

    communications chemistry　2　2019年11月

    DOI： 10.1038/s42004-019-0218-0 　

  14. Migration of Deformable Vesicles Induced by Ionic Stimuli 査読有り

    Langmuir　34　11484-11494　2018年8月

    DOI： 10.1021/acs.langmuir.8b02105 　

  15. Molecular mechanism of vesicle division induced by coupling between lipid geometry and membrane curvatures 査読有り

    Naohito Urakami, Takehiro Jimbo, Yuka Sakuma, Masayuki Imai

    Soft Matter　14　(16)　3018-3027　2018年

    出版者・発行元： Royal Society of Chemistry

    DOI： 10.1039/c7sm02188g 　

    ISSN：1744-6848 1744-683X

  16. Migration of Phospholipid Vesicles Can Be Selectively Driven by Concentration Gradients of Metal Chloride Solutions 査読有り

    Atsuji Kodama, Yuka Sakuma, Masayuki Imai, Toshihiro Kawakatsu, Nicolas Puff, Miglena I. Angelova

    LANGMUIR　33　(40)　10698-10706　2017年10月

    DOI： 10.1021/acs.langmuir.7b02617 　

    ISSN：0743-7463

  17. Role of Inverse-Cone-Shape Lipids in Temperature-Controlled Self-Reproduction of Binary Vesicles 査読有り

    Takehiro Jimbo, Yuka Sakuma, Naohito Urakami, Primoz Ziherl, Masayuki Imai

    BIOPHYSICAL JOURNAL　110　(7)　1551-1562　2016年4月

    DOI： 10.1016/j.bpj.2016.02.028 　

    ISSN：0006-3495

    eISSN：1542-0086

  18. 22aBW-8 化学刺激によるベシクル膜面上での孔形成

    佐久間 由香, 兒玉 篤治, 今井 正幸

    日本物理学会講演概要集　71　3268-3268　2016年

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    DOI： 10.11316/jpsgaiyo.71.1.0_3268 　

    ISSN：2189-079X

  19. Migration of phospholipid vesicles in response to OH- stimuli 査読有り

    Atsuji Kodama, Yuka Sakuma, Masayuki Imai, Yutaka Oya, Toshihiro Kawakatsu, Nicolas Puff, Miglena I. Angelova

    SOFT MATTER　12　(11)　2877-2886　2016年

    DOI： 10.1039/c5sm02220g 　

    ISSN：1744-683X

    eISSN：1744-6848

  20. 18pCT-6 化学刺激によるリン脂質ベシクルの駆動

    兒玉 篤治, 佐久間 由香, 今井 正幸, 大矢 豊大, 川勝 年洋, Puff Nicolas, Angelova Miglena I.

    日本物理学会講演概要集　70　2995-2995　2015年

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    DOI： 10.11316/jpsgaiyo.70.2.0_2995 　

    ISSN：2189-079X

  21. 21pAQ-3 pH刺激に対する脂肪酸ベシクルの応答

    五十里 慶太, 佐久間 由香, 今井 正幸, モナード ピエルアレン, ラスムセン スティーン

    日本物理学会講演概要集　70　3264-3264　2015年

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    DOI： 10.11316/jpsgaiyo.70.1.0_3264 　

    ISSN：2189-079X

  22. Dynamics of fatty acid vesicles in response to pH stimuli 査読有り

    Keita Ikari, Yuka Sakuma, Takehiro Jimbo, Atsuji Kodama, Masayuki Imai, Pierre-Alain Monnard, Steen Rasmussen

    SOFT MATTER　11　(31)　6327-6334　2015年

    DOI： 10.1039/c5sm01248a 　

    ISSN：1744-683X

    eISSN：1744-6848

  23. Tubular Membrane Formation of Binary Giant Unilamellar Vesicles Composed of Cylinder and Inverse-Cone-Shaped Lipids 査読有り

    Yuka Sakuma, Takashi Taniguchi, Toshihiro Kawakatsu, Masayuki Imai

    BIOPHYSICAL JOURNAL　105　(9)　2074-2081　2013年11月

    DOI： 10.1016/j.bpj.2013.09.021 　

    ISSN：0006-3495

    eISSN：1542-0086

  24. Slow Dynamics of Surfactant Micelles in Fluid and Crystal Phases 査読有り

    M. Imai, M. Kurimoto, F. Matsuura, Y. Sakuma, T. Kawakatsu

    4TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON SLOW DYNAMICS IN COMPLEX SYSTEMS: KEEP GOING TOHOKU　1518　758-765　2013年

    DOI： 10.1063/1.4794675 　

    ISSN：0094-243X

  25. Lipid membrane deformation in response to a local pH modification: theory and experiments 査読有り

    Anne-Florence Bitbol, Nicolas Puff, Yuka Sakuma, Masayuki Imai, Jean-Baptiste Fournier, Miglena I. Angelova

    SOFT MATTER　8　(22)　6073-6082　2012年

    DOI： 10.1039/c2sm25519g 　

    ISSN：1744-683X

  26. Diffusion of surfactant micelles in fluid and crystal phases 査読有り

    M. Imai, M. Kurimoto, F. Matsuura, Y. Sakuma, T. Kawakatsu

    SOFT MATTER　8　(38)　9892-9905　2012年

    DOI： 10.1039/c2sm07122c 　

    ISSN：1744-683X

    eISSN：1744-6848

  27. Model System of Self-Reproducing Vesicles 査読有り

    Yuka Sakuma, Masayuki Imai

    PHYSICAL REVIEW LETTERS　107　(19)　198101-1-198101-5　2011年10月

    DOI： 10.1103/PhysRevLett.107.198101 　

    ISSN：0031-9007

  28. Asymmetric distribution of cone-shaped lipids in a highly curved bilayer revealed by a small angle neutron scattering technique 査読有り

    Y. Sakuma, N. Urakami, T. Taniguchi, M. Imai

    JOURNAL OF PHYSICS-CONDENSED MATTER　23　(28)　284104-1-284104-6　2011年7月

    DOI： 10.1088/0953-8984/23/28/284104 　

    ISSN：0953-8984

  29. Pore Formation in a Binary Giant Vesicle Induced by Cone-Shaped Lipids 査読有り

    Yuka Sakuma, Takashi Taniguchi, Masayuki Imai

    BIOPHYSICAL JOURNAL　99　(2)　472-479　2010年7月

    DOI： 10.1016/j.bpj.2010.03.064 　

    ISSN：0006-3495

  30. Diffusion of domains on nanometer sized vesicle 査読有り

    Y. Sakuma, N. Urakami, Y. Ogata, M. Nagao, S. Komura, T. Kawakatsu, M. Imai

    INTERNATIONAL CONFERENCE ON NEUTRON SCATTERING 2009　251　012036-1-012036-4　2010年

    DOI： 10.1088/1742-6596/251/1/012036 　

    ISSN：1742-6588

  31. Adhesion of binary giant vesicles containing negative spontaneous curvature lipids induced by phase separation 査読有り

    Y. Sakuma, M. Imai, M. Yanagisawa, S. Komura

    EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL E　25　(4)　403-413　2008年4月

    DOI： 10.1140/epje/i2007-10307-0 　

    ISSN：1292-8941

  32. Dynamics of nano-meter-sized domains on a vesicle 査読有り

    Y. Sakuma, N. Urakami, Y. Ogata, M. Nagao, S. Komura, M. Imai

    COMPLEX SYSTEMS-BOOK 1　982　717-+　2008年

    DOI： 10.1063/1.2897885 　

    ISSN：0094-243X

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MISC 28

  1. 膜グラフト高分子のコンフォメーション転移による拡散係数への影響

    高田翔太郎, 村島隆浩, 浦上直人, 川勝年洋, 今井正幸, 佐久間由香

    分子シミュレーション討論会講演要旨集　38th　2024年

  2. pH sensing by lipids in membranes: The fundamentals of pH-driven migration, polarization and deformations of lipid bilayer assemblies 招待有り 査読有り

    Miglena I. Angelova, Anne-Florence Bitbol, Michel Seigneuret, Galya Staneva, Atsuji Kodama, Yuka Sakuma, Toshihiro Kawakatsu, Masayuki Imai, Nicolas Puff

    Biochimica et Biophysica Acta - Biomembranes　2018年

    出版者・発行元： Elsevier B.V.

    DOI： 10.1016/j.bbamem.2018.02.026 　

    ISSN： 1879-2642 0005-2736

  3. From vesicles to protocells: The roles of amphiphilic molecules

    Yuka Sakuma, Masayuki Imai

    Life　5　(1)　651-675　2015年3月2日

    出版者・発行元： MDPI AG

    DOI： 10.3390/life5010651 　

    ISSN： 2075-1729

  4. 30pAC-8 ベシクルの自己生産の三次元画像解析(30pAC 膜・ミセル,領域12(ソフトマター物理・化学物理・生物物理))

    神保 岳大, 佐久間 由香, 浦上 直人, Ziherl Primoz, 今井 正幸

    日本物理学会講演概要集　69　(1)　440-440　2014年3月5日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  5. ベシクルからプロトセルへのアプローチ 招待有り 査読有り

    佐久間 由香, 今井 正幸

    膜学会誌　39　316-321　2014年

    DOI： 10.5360/membrane.39. 　

  6. 26aKN-3 自発曲率と相分離の結合によるベシクルのチューブ構造形成(膜・ミセル,領域12(ソフトマター物理,化学物理,生物物理))

    佐久間 由香, 谷口 貴志, 川勝 年洋, 今井 正幸

    日本物理学会講演概要集　68　(2)　308-308　2013年8月26日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  7. 26aKN-4 リン脂質ベシクルの化学駆動とカップルした劇的な変形(膜・ミセル,領域12(ソフトマター物理,化学物理,生物物理))

    兒玉 篤治, 佐久間 由香, 今井 正幸, 川勝 年洋

    日本物理学会講演概要集　68　(2)　308-308　2013年8月26日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  8. 26aKN-2 ベシクルの自己生産の三次元画像解析(膜・ミセル,領域12(ソフトマター物理,化学物理,生物物理))

    神保 岳大, 佐久間 由香, 浦上 直人, Ziherl P., 今井 正幸

    日本物理学会講演概要集　68　(2)　307-307　2013年8月26日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  9. From vesicle to protocell

    Yuka Sakuma, Masayuki Imai

    ABSTRACTS OF PAPERS OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY　245　2013年4月

    ISSN： 0065-7727

  10. 28pXC-4 中性リン脂質ベシクルの化学駆動(28pXC 膜・ミセル,領域12(ソフトマター物理,化学物理,生物物理))

    兒玉 篤治, 佐久間 由香, 今井 正幸, 川勝 年洋

    日本物理学会講演概要集　68　(1)　440-440　2013年3月26日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  11. 28pXC-7 化学刺激によるベシクル膜変形(28pXC 膜・ミセル,領域12(ソフトマター物理,化学物理,生物物理))

    佐久間 由香, Bitbol Anne-Florence, Puff Nicolas, 今井 正幸, Fournier Jean-Baptiste, Angelova Miglena I.

    日本物理学会講演概要集　68　(1)　440-440　2013年3月26日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  12. 28pXC-3 ソフトな球状粒子の結晶化ダイナミクス(28pXC 膜・ミセル,領域12(ソフトマター物理,化学物理,生物物理))

    今井 正幸, 佐久間 由香, 川勝 年洋

    日本物理学会講演概要集　68　(1)　439-439　2013年3月26日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  13. 中性子小角散乱で見たLipid Sorting

    佐久間由香, 今井正幸

    波紋（日本中性子科学会）　23　(1)　56-61　2013年2月

    出版者・発行元： 「波紋」編集委員会

    ISSN： 1349-046X

  14. Model of Self Reproducing Vesicles

    Yuka Sakuma, Masayuki Imai

    BIOPHYSICAL JOURNAL　102　(3)　33A-33A　2012年1月

    ISSN： 0006-3495

  15. Lipid Membrane Deformation in Response to a Local pH Modification

    Anne-Florence Bitbol, Nicolas Puff, Yuka Sakuma, Masayuki Imai, Jean-Baptiste Fournier, Miglena I. Angelova

    BIOPHYSICAL JOURNAL　102　(3)　33A-33A　2012年1月

    ISSN： 0006-3495

  16. 22pJF-6 膜の曲率に応じた脂質分布の非対称性(22pJF 膜・ミセル,領域12(ソフトマター物理,化学物理,生物物理))

    佐久間 由香, 今井 正幸

    日本物理学会講演概要集　66　(2)　320-320　2011年8月24日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  17. 25pTB-12 ベシクルのバーシングダイナミクス(25pTB 複雑液体(エマルジョン・膜・コロイド),領域12(ソフトマター物理,化学物理,生物物理))

    佐久間 由香, 今井 正幸

    日本物理学会講演概要集　65　(2)　336-336　2010年8月18日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  18. 23aPS-102 脂質の自発曲率が誘起するベシクル膜の変形(23aPS 領域12ポスターセッション,領域12(ソフトマター物理,化学物理,生物物理))

    佐久間 由香, 谷口 貴志, 川勝 年洋, 今井 正幸

    日本物理学会講演概要集　65　(1)　402-402　2010年3月1日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  19. Shape deformations of multicomponent vesicles

    Masayuki Imai, Yuka Sakuma

    Advances in Planar Lipid Bilayers and Liposomes　12　(C)　41-78　2010年

    DOI： 10.1016/B978-0-12-381266-7.00003-1 　

    ISSN： 1554-4516

  20. Diffusion of Nano-Meter-Sized Domains on A Vesicle

    Yuka Sakuma, Masayuki Imai, Naohito Urakami, Michihiro Nagao, Shigeyuki Komura, Toshihiro Kawakatsu

    BIOPHYSICAL JOURNAL　98　(3)　220A-220A　2010年1月

    ISSN： 0006-3495

  21. Deformation of Vesicles Controlled by Local Spontaneous Curvatures of Membrane

    Yuka Sakuma, Masayuki Imai, Takashi Taniguchi, Toshihiro Kawakatsu

    BIOPHYSICAL JOURNAL　98　(3)　665A-666A　2010年1月

    ISSN： 0006-3495

  22. ベシクル膜面上でのナノドメインダイナミクス

    佐久間由香, 浦上直人, 緒方祐介, 長尾道弘, 好村滋行, 川勝年洋, 今井正幸

    日本物理学会講演概要集　64　(2)　248-248　2009年8月18日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  23. 30aPS-114 脂質の自発曲率が誘起するベシクルの形状転移(30aPS 領域12ポスターセッション,領域12(ソフトマター物理,化学物理,生物物理))

    佐久間 由香, 谷口 貴志, 川勝 年洋, 今井 正幸

    日本物理学会講演概要集　64　(1)　390-390　2009年3月3日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  24. ナノスケールにおける脂質ドメインの拡散

    佐久間由香, 今井正幸, 浦上直人, 長尾道弘, 好村滋行, 川勝年洋

    日本中性子科学会年会講演概要集　9th　58　2009年

  25. 21pWE-5 膜の自発曲率が誘起するベシクルの形状転移(21pWE 複雑液体(エマルジョン,膜,コロイド),領域12(ソフトマター物理,化学物理,生物物理))

    佐久間 由香, 今井 正幸, 川勝 年洋, 谷口 貴志

    日本物理学会講演概要集　63　(2)　317-317　2008年8月25日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  26. Dynamical Structure of Nano-Meter-Sized Domains on a Vesicle(Poster session 1, New Frontiers in Colloidal Physics : A Bridge between Micro- and Macroscopic Concepts in Soft Matter) :

    Sakuma Yuka, Masui Tomomi, Imai Masayuki, Urakami Naohito, Nagao Michihiro, Komura Shigeyuki

    物性研究　89　(1)　45-45　2007年

    出版者・発行元： 物性研究刊行会

    ISSN： 0525-2997

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    飽和リン脂質、不飽和リン脂質、コレステロールの3成分からなるモデル生体膜は、脂質アシル基の無秩序-秩序転移温度以下で相分離し、膜面上にドメイン構造を形成する。ナノメートルサイズのベシクルを用いることにより膜面上でのナノメートルスケールのドメインのダイナミクスを中性子スピンエコー法により調べた。臨界サイズに近い大きさを持つナノドメインはベシクル上で熱揺らぎにより融合・分裂を繰り返し、安定なモノドメイン構造にまで成長できない状態であると考えられる。

  27. Adhesion of Binary Vesicles Induced by Phase Separation(Poster session 2, New Frontiers in Colloidal Physics : A Bridge between Micro- and Macroscopic Concepts in Soft Matter) :

    Sakuma Yuka, Imai Masayuki, Komura Shigeyuki

    物性研究　89　(1)　116-116　2007年

    出版者・発行元： 物性研究刊行会

    ISSN： 0525-2997

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    生体膜の機能の一つである膜接着の機構を調べるため、モデル生体膜を用いた研究がなされている。今回我々は負の自発曲率を持つリン脂質(逆コーン型脂質)と自発曲率Oのリン脂質を混合した2成分ベシクルが高温で成分が均一のときには接着せず、低温で相分離すると逆コーン型脂質ドメインを通して接着することを実験的に明らかにした。

  28. 25aWG-3 膜内相分離が誘起するベシクルの接着転移(25aWG 液晶・膜・エマルジョン,領域12(ソフトマター物理,化学物理,生物物理))

    佐久間 由香, 今井 正幸, 柳澤 実穂, 好村 滋行

    日本物理学会講演概要集　61　(2)　273-273　2006年8月18日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

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書籍等出版物 3

  1. Encyclopedia of Polymeric Nanomaterials

    Yuka Sakuma, Masayuki Imai

    2015年

  2. 生体膜の分子機構−リピッドワールドが先導する生命科学

    今井正幸, 佐久間由香

    化学同人　2014年

    ISBN: 9784759815160

  3. Advances in Planar Lipid Bilayers and Liposomes

    M. Imai, Y. Sakuma

    2010年

    ISBN: 9780123812667

講演・口頭発表等 74

  1. Long-range viscosity of C. elegans plasma membrane

    Yuka Sakuma

    Biomembrane Days 2025, Berlin, Germany　2025年10月1日

  2. Long-Range Membrane Viscosity of Living Cell

    Yuka Sakuma

    Biophysical Society Thematic Meeting Beyond Simple Models: The Consequences of Membrane Complexity in Living Systems Meeting, Copenhagen, Denmark　2025年7月8日

  3. Membrane viscosity of phase-separated ternary GUVs having Lo domains as the basis for lipid rafts

    Julia Tanaka, Yuka Sakuma

    2024年6月26日

  4. 相分離した三成分ベシクルにおける膜粘度の温度依存性

    田中珠梨亜, 芳賀健也, 今井正幸, 佐久間由香

    日本生物物理学会第６１回年会　2023年11月16日

  5. 相分離した三成分ベシクルにグラフトされた高分子の膜流動性への影響

    佐久間由香

    日本生物物理学会第６１回年会　2023年11月15日

  6. Effect of polymer chains grafted to the lipid GUV on the membrane fluidity 招待有り

    Yuka Sakuma

    Advanced core-to-core network for the physics of self-organizing active matter kick off meeting, Kyoto, Japan　2023年9月11日

  7. Membrane viscosity of ternary vesicles in a wide composition-temperature space

    Juria Tanaka, Kenya Haga, Masayuki Imai, Yuka Sakuma

    The 7th International Soft Matter Conference, Osaka, Japan　2023年9月6日

  8. Effect of polymer chains grafted to the lipid GUV on the membrane fluidity

    Yuka Sakuma

    The 7th International Soft Matter Conference, Osaka, Japan　2023年9月5日

  9. Membrane viscosity of polymer-grafted GUVs: Toward understanding the cell membrane fluidity 招待有り

    Yuka Sakuma

    9th International Discussion Meeting on Relaxations in Complex Systems, Chiba, Japan　2023年8月17日

  10. Effect of grafted polymer chains on the membrane fluidity

    Yuka Sakuma

    Statphys28, Tokyo, Japan　2023年8月8日

  11. 三価イオンによる膜張力制御が誘起するベシクルの接着・融合

    佐久間由香

    第９回ソフトマター研究会　2019年11月26日

  12. 脂質三成分ベシクルの膜粘度マップ

    佐久間由香, 川勝年洋, 谷口貴志, 今井正幸

    第９回ソフトマター研究会　2019年11月26日

  13. 化学刺激によるモデル生体膜の形態制御

    豊田真之, 佐久間由香, Nicolas Puff, Miglena Angela, 今井正幸

    ２０１９年日本物理学会秋季大会　2019年9月10日

  14. 化学刺激によるベシクルの形態制御

    豊田真之, 佐久間由香, 今井正幸

    第８回ソフトマター研究会　2018年12月7日

  15. 脂質の分子形状と相分離の結合によるベシクル膜変形 招待有り

    佐久間 由香

    「ベシクルの変形の物理と数理」勉強会　2018年10月25日

  16. 接着したベシクルの形態転移

    村上圭, 海老原隆太, 河野拓馬, 佐久間由香, 今井正幸, Primoz Ziherl

    日本物理学会2018年秋季大会　2018年9月10日

  17. ベシクルと情報高分子の連携による自己複製システム

    栗栖実, 青木春隆, 佐久間由香, 今井正幸, Sandra Luginbhl, Peter Walde

    日本物理学会2018年春季大会　2018年3月23日

  18. 鋳型重合と連携したベシクルの成長

    栗栖実, 青木春隆, 今井正幸, 佐久間由香, Peter Walde

    日本物理学会2017年秋季大会　2017年9月24日

  19. ベシクルの自己生成過程の非平衡熱統計力学的アプローチ

    川勝年洋, 佐久間由香, 今井正幸

    日本物理学会2017年秋季大会　2017年9月23日

  20. 接着したベシクルの変形解析

    海老原隆太, 河野拓馬, 佐久間由香, 今井正幸, Primoz Ziherl

    日本物理学会2017年秋季大会　2017年9月23日

  21. Control of vesicle deformation toward protocell 国際会議

    Yuka SAKUMA

    International Conference THE ORIGIN OF LIFE　2017年5月29日

  22. 膜状での鋳型高分子合成が誘起するベシクルダイナミクス

    青木春隆, 今井正幸, 佐久間由香, Peter Walde

    日本物理学会第７２回年次大会　2017年3月17日

  23. 自己生産するベシクルの機構

    神保岳大, 佐久間由香, 今井正幸, 浦上直人, Primoz Ziherl, 菅原正

    日本物理学会第７２回年次大会　2017年3月17日

  24. 金属イオンにより駆動されるリン脂質ベシクルの拡散泳動

    兒玉篤治, 佐久間由香, 今井正幸, 川勝年洋, Nicolas Puff, Miglena I. Angelova

    日本物理学会第７２回年次大会　2017年3月17日

  25. 化学刺激による脂質ベシクル膜面上での孔開閉の制御

    佐久間由香, 兒玉篤治, 今井正幸

    日本物理学会第７２回年次大会　2017年3月17日

  26. MECHANISM OF SELF-REPRODUCING VESICLES 国際会議

    Takehiro Jimbo, Yuka Sakuma, Masayuki Imai, Naohito Urakami, Primoz Ziherl

    Biophysical Society 61st Annual Meeting　2017年2月11日

  27. 1) 金属イオンにより駆動されるリン脂質ベシクルの拡散泳動

    兒玉篤治, 佐久間由香, 今井正幸, 川勝年洋, Nicolas Puff, Miglena I. Angelova

    第６回ソフトマター研究会　2016年10月25日

  28. Morphology of Multi-Cellular Model

    R. Ebihara, T. Kono, Y. Sakuma, M. Imai, P.Ziherl

    新学術領域「ゆらぎと構造の協奏」第３回領域研究会　2016年6月17日

  29. Pore Formation in Vesicle Membranes Induced by Chemical Stimuli

    Y. Sakuma, A. Kodama, M. Imai

    新学術領域「ゆらぎと構造の協奏」第３回領域研究会　2016年6月17日

  30. 化学刺激によるベシクル膜面上での孔形成

    佐久間由香, 兒玉篤治, 今井正幸

    日本物理学会第７１回年次大会　2016年3月19日

  31. 接着したベシクルの形態形成

    河野拓馬, 海老原隆太, 佐久間由香, 今井正幸, Primoz Ziherl

    日本物理学会第７１回年次大会　2016年3月19日

  32. 二価の陽イオンによるリン脂質ベシクルの駆動

    兒玉篤治, 佐久間由香, 今井正幸, 川勝年洋, Nicolas Puff, Miglena I. Angelova

    第５回ソフトマター研究会　2015年12月17日

  33. 自己生産ベシクルにおけるPE脂質の役割について

    神保岳大, 佐久間由香, 今井正幸, 浦上直人, Primož Ziherl

    第５回ソフトマター研究会　2015年12月17日

  34. 多細胞モデルの形態形成

    河野拓馬, 海老原隆太, 佐久間由香, 今井正幸, Primoz Ziherl

    第５回ソフトマター研究会　2015年12月17日

  35. 化学刺激によるリン脂質ベシクルの駆動

    兒玉篤治, 佐久間由香, 今井正幸, 大矢豊大, 川勝年洋, Nicolas Puff, Miglena I. Angelova

    日本物理学会第２０１５年秋季大会　2015年9月16日

  36. 二成分脂質ベシクルで探る生命と分子集合体の境界

    第５３回日本生物物理学会年会　2015年9月14日

  37. Approach to Minimal Cell based on Membrane Physics 国際会議

    International Workshop on Challenge to Synthesizing Life　2015年8月25日

  38. Physics of self-reproduction of vesicle reveal by 3D analysis 国際会議

    T. Jimbo, Y. Sakuma, P. Ziherl, M. Imai

    International Workshop on Challenge to Synthesizing Life　2015年8月25日

  39. Migration of phospholipid vesicles in response to chemical stimuli 国際会議

    A. Kodama, Y. Sakuma, M. Imai, Y. Oya, T. Kawakatsu, N. Puff, M. I. Angelova

    International Symposium on Fluctuation and Structure out of Equilibrium 2015　2015年8月20日

  40. A Key for self-reproduction of vesicles 国際会議

    T. Jimbo, Y. Sakuma, P. Ziherl, M. Imai

    International Symposium on Fluctuation and Structure out of Equilibrium 2015　2015年8月20日

  41. pH刺激に対する脂肪酸ベシクルの応答

    五十里慶太, 佐久間由香, 今井正幸, P.-A.Monnard, S.Rasmussen

    日本物理学会第７０回年次大会　2015年3月21日

  42. リン脂質ベシクルの化学駆動

    兒玉篤治, 佐久間由香, 今井正幸, 川勝年洋, Nicolas Puff, Miglena I. Angelova

    新学術領域研究「ゆらぎと構造」領域横断の研究会「アクティブ・マター研究の過去・現在・未来」　2015年3月14日

  43. リン脂質ベシクルの化学駆動とそれに伴う変形と破裂

    兒玉篤治, 佐久間由香, 今井正幸, 川勝年洋, Nicolas Puff, Miglena I. Angelova

    第4回ソフトマター研究会　2015年1月6日

  44. 三次元画像解析による二成分ベシクル自己生産機構の研究

    神保岳大, 佐久間由香, Primoz Ziherl, 今井正幸

    第4回ソフトマター研究会　2015年1月6日

  45. 多細胞系モデルの形態変化

    河野拓馬, 佐久間由香, 今井正幸, Primoz Ziherl

    第4回ソフトマター研究会　2015年1月6日

  46. 化学刺激に対するイオン性リン脂質の振る舞い

    兒玉篤治, 佐久間由香, 今井正幸, 川勝年洋

    新学術領域「ゆらぎと構造の協奏」第2回領域研究会　2014年8月29日

  47. ベシクルの自己生産の三次元画像解析

    神保岳大, 佐久間由香, Primoz Ziherl, 今井正幸

    新学術領域「ゆらぎと構造の協奏」第2回領域研究会　2014年8月29日

  48. 4) 化学刺激に対する脂肪酸ベシクルの応答

    五十里慶太, 佐久間由香, 今井正幸, P.-A.Monnard, S.Rasmussen

    新学術領域「ゆらぎと構造の協奏」第2回領域研究会　2014年8月29日

  49. Physical background of self-reproduction of vesicles 国際会議

    T. Jimbo, Y. Sakuma, P. Ziherl, M. Imai

    Open Questions on the Origin of Life 2014　2014年7月12日

  50. ベシクルからプロトセルへのアプローチ

    佐久間由香, 今井正幸

    日本膜学会第36回年会　2014年5月12日

  51. Binary Vesucles Having Functions of Protocell 国際会議

    Y. Sakuma, T. Jimbo, M. Imai

    International Workshop From Soft Matter to Protocell　2013年9月18日

  52. Chemophoresis of Neutral Phospholipid Vesicle 国際会議

    A. Kodama, Y. Sakuma, M. Imai, T. Kawakatsu, N. Puff, M. I. Angelova

    International Workshop From Soft Matter to Protocell　2013年9月18日

  53. From Vesicle to Protocell 国際会議

    Y. Sakuma, M. Imai

    245th ACS National Meeting and Exposition　2013年4月7日

  54. 1) 化学刺激によるベシクル膜変形

    佐久間由香, A.-F. Bitbol, N. Puff, 今井正幸, J.-B. Fournier, M. I. Angelova

    日本物理学会第６８回年次大会　2013年3月26日

  55. ソフトな球状粒子の結晶化ダイナミクス

    今井正幸, 佐久間由香

    日本物理学会第６８回年次大会　2013年3月26日

  56. 中性リン脂質ベシクルの化学駆動

    兒玉篤治, 佐久間由香, 今井正幸, 川勝年洋

    日本物理学会第６８回年次大会　2013年3月26日

  57. Vesicle deformation triggered by chemical stimulation 国際会議

    Y. Sakuma, M. Imai

    Self-organization and Emergent Dynamics in Active Soft Matter　2013年2月18日

  58. Vesicle Dynamics Triggered by Chemical Stimuli 国際会議

    M. Imai, A. Kodama, Y. Sakuma, T. Kawakatsu

    German-Japan Workshop Soft Matter in Nonequilibrium　2013年2月16日

  59. Molecular Assembly to Protocell 国際会議

    Y. Sakuma, ○M. Imai

    Japanese-German-French workshop “Physics of Active Soft Matter”　2012年9月24日

  60. Self-Reproduction of Lipid Vesicles 国際会議

    Y. Sakuma, M. Imai

    Biomembrane Days in Potsdam　2012年9月19日

  61. Self-Reproduction of Lipid Vesicles 国際会議

    Y. Sakuma, M. Imai

    Association in Solutions III Self-Assembly: From Bio-Colloids to Nano-Engineering　2012年7月23日

  62. Molecular assembly to protocell 国際会議

    M. Imai, Y. Sakuma

    ECI conference:Association in Solutions III　2012年7月23日

  63. Model Self-Reproducing Binary Vesicle 国際会議

    Y. Sakuma, M. Imai

    International Association of Colloid and Interface Scientists, Conference IACIS 2012　2012年5月13日

  64. Slow Dynamics of Soft Spheres 国際会議

    M. Imai, M. Kurimoto, F. Matsuura, T. Kawakatsu, Y.Sakuma

    International Association of Colloid and Interface Scientists, Conference IACIS 2012　2012年5月13日

  65. Model of Self Reproducing Vesicles 国際会議

    Y. Sakuma, M. Imai

    Biophysical Society 56th Annual Meeting　2012年2月25日

  66. Asymmetric Distribution of Lipids Induced by Membrane Curvature 国際会議

    Y. Sakuma, M. Imai

    1st Asia-Oceania Conference on Neutron Scattering　2011年11月20日

  67. 膜の曲率に応じた脂質分布の非対称性

    佐久間由香, 今井正幸

    日本物理学会第６６回年次大会　2011年9月21日

  68. 脂質二成分ベシクルで再現する自己生産系

    佐久間由香, 今井正幸

    第１回ソフトマター研究会　2011年8月3日

  69. Dynamics of Nanometer Sized Vesicles 国際会議

    Y. Sakuma, N. Urakami, M. Nagao, M. Imai

    4th Discussion Meeting on Glass Transition　2011年2月28日

  70. 中性子小角散乱でみたベシクルの構造

    佐久間由香, 今井正幸

    東京大学物性研究所短期研究会「小角・反射率・高分解能装置研究会」　2011年2月7日

  71. ベシクルのバーシングダイナミクス

    佐久間由香, 今井正幸

    日本物理学会第６５回年次大会　2010年9月23日

  72. Cascade Birthing Dynamics of Vesicles 国際会議

    Y. Sakuma, M. Imai

    ISSP International Workshop on Soft Matter Physics　2010年8月23日

  73. Diffusion of Domains on Nano-meter Sized Vesicle 国際会議

    Y. Sakuma, M. Imai, N. Urakami, Y. Ogata, M. Nagao, S. Komura, T. Kawakatsu

    International Conference of Neutron Scattering 2009　2009年5月3日

  74. Adhesion of Binary Vesicles Containing Negative Spontaneous Curvature Lipids 国際会議

    Y. Sakuma, M. Imai, S. Komura, T. Kawakatsu

    International Workshop on "Physical Phenomena in Multi-Component Membranes　2008年3月17日

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産業財産権 1

  1. ベシクル型キャリアー

    佐久間由香, 今井正幸

    特許第5423043号

    産業財産権の種類: 特許権

共同研究・競争的資金等の研究課題 10

  1. 「生きている」細胞膜の流動性測定から解明する非生命と生命の境界

    佐久間 由香, 山本 一徳

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2023年4月1日 ～ 2027年3月31日

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    細胞膜における膜流動性は、生体機能の発現を制御する重要な因子であり、これまでに脂質のみから成るモデル細胞膜を用いて盛んに研究されてきた。一方、生きた細胞膜は糖鎖などによる膜表面の修飾や脂質分布の非対称性，膜内外での溶液粘度の非対称性など複雑な構造を持つ。さらに、細胞骨格から力学的揺動を受けた非平衡状態にあり、細胞の生死によってその流動特性に大きな違いがあることが予想される。本研究では「生きている細胞膜と無生物であるモデル細胞膜の流動性は何が違うのか」を明らかにするため、モデル細胞膜に糖鎖に見立てた高分子をグラフトし、膜粘度への影響を調べた。その結果、膜にグラフトする高分子濃度が高くなると膜粘度は高分子をグラフトしない膜の8倍程度まで大きくなることがわかった。さらに、グラフトした高分子同士の相互作用が膜粘度上昇に寄与していることを理論的な観点から明らかにした. この成果は専門誌Biophysical Journalに発表した [Sakuma et al., Biophys. J. (2024]]. また、生きている細胞膜と細胞骨格の相互作用について実験的に明らかにし、細胞骨格の状態がの膜流動性に大きく影響することを明らかにした。さらに、モデル細胞膜と細胞膜のギャップをつなぐために細胞から細胞表層のみを単離したGiant Plasma Membrane Vesicle (GPMV)の作製技術を習得した。これによって、今後は細胞, GPMV, モデル細胞膜のそれぞれの膜粘度測定をすることで、その差異から生物と無生物の違いについて膜流動性の観点から明らかにする足掛かりができた。

  2. 「生きている」細胞膜の流動性測定から解明する非生命と生命の境界

    佐久間 由香

    2023年4月1日 ～ 2027年3月31日

  3. 進化する自己生産ミニマルセル：人工生命システムに向けて

    今井 正幸, 栗栖 実, 川勝 年洋, 佐久間 由香, 浦上 直人

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関：Tohoku University

    2023年4月1日 ～ 2026年3月31日

  4. モデル系から生体系へのシステムアップデートによる生体膜の流動特性の解明

    佐久間 由香

    2020年4月1日 ～ 2023年3月31日

    詳細を見る 詳細を閉じる

    生体膜における代謝や信号伝達などの生体機能はタンパク質の膜内流動によって制御されている。このため、モデル生体膜（ベシクル）を用いた膜の流動特性の解明が行われてきたが、理論モデルにおける測定可能な膜粘度範囲の制限などから、その流動性の全景については未だ明らかになっていなかった。最近、研究代表者はベシクル膜面上にマイクロインジェクションにより局所的な力を加えることで引き起こされる膜流動パターンを、球面上での流体力学理論[Henle and Levine, Phys. Rev. E (2010)]と比較することにより膜粘度を計測する手法を開発した。この手法を用いて生体膜の主要構成成分である３種類の脂質分子(飽和リン脂質DPPC, 不飽和リン脂質DOPC, コレステロール CHOL)から成るベシクルの流動パターンを、相分離によってできるドメインの動きによって可視化し、組成と膜粘度の関係を測定した。その結果、膜粘度は組成により３桁に渡る広範囲で変化することが明らかになった[Sakuma et al., Biophys. J. (2020)]。 本研究では、モデル生体膜の非対称性などの条件を段階的に生体膜に近づけ、最終的には生体膜の粘度測定を行うことで流動特性を支配する要因の解明を目指す。2020年度は糖鎖に見立てた高分子(polyethyrene glycol：PEG)でベシクル表面を装飾した場合には装飾しないベシクルと比較して膜粘度が1桁程度高くなることを発見した。2021年度はベシクルを用いたボトムアップの立場からのアプローチに対して, 実際の生物の細胞を使ったトップダウンの立場から, 線虫の初期胚にベシクルと同様にマイクロインジェクションによって水流を与え, 膜流動の様子を観察した. この結果, 細胞骨格と細胞膜の間に強固な相互作用がはたらいていることがわかってきた.

  5. ミニマルセルの創成を通してみる生命誕生のための非平衡熱力学条件

    今井 正幸, 川勝 年洋, 佐久間 由香, 浦上 直人

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関：Tohoku University

    2020年4月1日 ～ 2023年3月31日

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    本研究では、生命の最も基本的な性質；１）外部から原料を取り込んで増殖に必要な分子群を合成し（代謝）、２）情報分子にコードされた情報をもとに膜が成長・分裂（情報の転送に基づくベシクルの再生産）する単純なシステム（ミニマルセル）を構築することにより、生命を支える物理法則を解明することを目的とする。これまでの研究により、膜分子としてAOT、情報高分子としてPANI-ESを用いたエネルギー代謝と鋳型重合による情報の転送に基づいてベシクルが成長・分裂する系の構築に成功している。この系を、持続的に自己生産を行うミニマルへと展開するためには、膜（面積）の成長と同期したベシクルの体積成長を実現する必要がある。2021年度はこの点に重点を置いて研究を進めた。 浸透圧差を利用したベシクルの体積増加は、ベシクル内部の溶質が時間とともに希釈されるの持続的な体積増加が望めないが、外水相に膜透過性をもつ溶質を加えることにより長時間にわたって体積成長させることに成功し、この系を用いて持続的に再生産するミニマルセルの構築に成功した。また、このベシクルの成長では、外水相から外膜に取り込まれたAOT分子がflip-flopにより内膜に移動するが、この膜分子の取り込み速度とflip-flop速度のバランスによって膜変形や分裂の様子が異なり、外膜と内膜の濃度差の非対称性が大きい場合に分裂が促進されることを分子シミュレーションによって明らかにした。このように、実験と理論（シミュレーション）を並行して進めることによりミニマルセルの分子スケールからメソスケールに及ぶ特徴を明らかにすることができている。

  6. 化学刺激による脂質ベシクルの膜輸送経路の構築

    佐久間 由香

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

    研究機関：Tohoku University

    2017年4月1日 ～ 2020年3月31日

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    生体膜の基本的な機能である膜輸送経路には接着・融合・分裂等の膜変形が伴う。この機能性膜変形を実現する物理的基盤の解明を目指し、脂質から成るモデル生体膜(ベシクル)にマイクロインジェクション法により化学刺激を与えて膜変形を再現し、膜弾性モデルとの比較を行った。この結果、アニオン性脂質から成るベシクルに電解質を与えると膜間相互作用や膜張力などの物理パラメータの制御が可能になり、接着・融合・孔形成などの機能性膜変形を再現できることを明らかにした。さらにマイクロインジェクションが膜面に誘起する流動パターンを見出し、膜組成と膜の流動特性の関係を測定する新規手法の開発へと発展した。

  7. ベシクルからプロトセルへの道：代謝・情報・熱力学

    今井 正幸, 川勝 年洋, 佐久間 由香, 浦上 直人

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関：Tohoku University

    2016年4月1日 ～ 2019年3月31日

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    本研究はソフトマターと呼ばれる生体物質とは異なる一連の物質群を用いて、生命と同じ機能を有するシステム（ミニマルセル）を構築することによって生命を支える物理を明らかにしようとするものである。研究は(1)ベシクル膜をコードした情報高分子の合成、(2)情報高分子と連携したベシクルの成長と分裂、の実現である。その結果、両親媒性分子AOTからなるベシクルの上でアニリンを重合すると、その化学構造にAOT分子の親水基がコードされたポリアニリン(PANI-ES)が合成され、そのPANI-ES がベシクルの成長・分裂を促進する相互促進機構を持つミニマルセルの創成に成功した。

  8. ソフトマターから人工細胞への物理的アプローチ

    今井 正幸, 佐久間 由香, 菅原 正, 豊田 太郎

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

    研究機関：Tohoku University

    2013年6月28日 ～ 2018年3月31日

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    基本的な分子群を用いて生命の基本的機能（情報分子による遺伝・代謝・自己生産）を有する人工細胞、および自己駆動を再現する分子集合体を創成し、そこから生命機能を支える物理的機構を明らかにすることを目指した。 人工細胞のプロジェクトでは情報分子と連携した自己生産する２種類の人工細胞の創成に成功し、そのうちの一つでは周囲の環境変化に応じて持続的に分裂させることにも成功した。さらにこれらの人工細胞は情報分子を介した遺伝と進化の能力を持つことも明らかとなった。 自己駆動モデルについては、化学刺激により自らを変形させて泳ぐ分子集合体の創成に成功し、生命が運動能力を獲得した新しいモデルを提案した。

  9. 化学場がもたらすベシクルの新しい変形ダイナミクス

    佐久間 由香

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

    研究機関：Tohoku University

    2013年4月1日 ～ 2017年3月31日

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    細胞の変形などのダイナミクスをソフトマター物理の観点から理解する為には、化学的な刺激に対するソフトマターメソ構造体の応答を理解することが不可欠である。本研究では化学刺激により膜分子の幾何学的形状が変化することを基盤とした膜変形ダイナミクスの解明を試みた。その結果、アニオン性脂質を含むモデル生態膜に水酸化物イオンを含む化学刺激を与えると、膜面上での孔開閉を制御できることが分かった。さらにこの孔形成はアニオン性脂質と水酸化物イオンの相互作用による膜面積収縮に起因することを明らかにした。これは、生命機能の制御機構を化学場によるソフトマターの非平衡構造形成という観点から明らかにする為の第一歩である。

  10. 分子集合体からプロトセルへの物理

    今井 正幸, 佐久間 由香, 浦上 直人, 鈴木 健太郎

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関：Tohoku University

    2013年4月1日 ～ 2016年3月31日

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    本研究ではベシクルが生命機能を獲得する最初の一歩に着目し、ベシクルと化学反応の連携がもたらすベシクルダイナミクスに焦点を当てて研究を進めた。その結果、単純な化学刺激によりベシクルの駆動や変形などの生命機能に特有な現象を見出し、その機構が化学刺激による膜表面の界面張力や膜面積の変調であることを明らかにした。また、自己生産するベシクル系として、膜表面での加水分解反応を利用したリン脂質系の開発に成功した。さらに自己生産ベシクルの機構を解明するために、分子シミュレーション法を開発し、分子形状とベシクルの形状が連携することにより変形・分裂・再帰の性質が保証されることを明らかにした。

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社会貢献活動 6

  1. (公開講座) 「生きていること」を物理で理解する

    夢ナビ

    2025年8月4日 ～ 継続中

  2. 第２回Keio Astrobiology Camp 2017

    2017年3月26日 ～ 2017年3月28日

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    日本全国の幅広い年代の学生（高校生，大学生，大学院生）を対象に、日本全国から集まった様々な分野を代表する新進気鋭の研究者たちとの交流やグループワークによる発表を通して、各自がアストロバイオロジーに対する理解を深めるとともに、知的好奇心を刺激し、将来の進路や研究のテーマを考える場を提供することを目的とする。

  3. （講演会等）細胞膜における相分離の役割, 一般向けの講義のライブ配信

    シリーズセミナー「相分離」第９回

    2025年5月22日 ～

  4. （公開講座）「生きている」を理解する, 高校生向けの講義のライブ配信

    ぶらりがくfor ハイスクール

    2025年3月22日 ～

  5. 微小カプセル 冷却で薬剤放出

    2012年2月28日 ～

  6. お茶の水女子大、冷やすと内部薬剤を放出するカプセル粒子を開発

    2011年12月5日 ～

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学術貢献活動 1

  1. The 7th International Soft Matter Conference, Osaka, Japan

    2023年9月4日 ～ 2023年9月8日

    学術貢献活動種別: 大会・シンポジウム等