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広島市立大学 
情報科学研究科 
医用情報科学専攻 

顔写真 准教授 
釘宮 章光 
クギミヤ アキミツ 
Kugimiya Akimitsu 

Tel.082-830-1612  
 
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経歴
広島市立大学 情報科学部・助手  1996/01/01-2000/03/31 
広島市立大学大学院 情報科学研究科・助手  2000/04/01-2001/07/31 
財団法人広島市産業振興センター 先端科学技術研究所・次長  2001/08/01-2010/03/31 
広島市立大学 社会連携センター プロジェクト研究推進室・准教授  2010/04/01-2015/03/31 
広島市立大学 大学院情報科学研究科 創造科学専攻・准教授 広島市立大学 情報科学部 医用情報科学科・准教授  2015/04/01-現在 

学歴
東京工業大学  工学部  生体分子工学科  1993/03/31  卒業 
東京大学  工学系研究科  化学生命工学専攻  修士  1995/03/31  修了 
東京大学  工学系研究科  化学生命工学専攻  博士  1995/12/31  中退 

学位
博士(工学)  東京大学  2001/04/13 

教育・研究活動状況
【1.病気の診断に用いるアミノ酸計測装置の開発】
 臨床医療や予防医療の分野において、血液中や尿中のアミノ酸濃度の分析を行うことは疾患の早期発見、疾病の計測に極めて有効であり、メタボリックシンドロームや肝臓病、糖尿病、がん、アルツハイマーなどの病態で血中のアミノ酸濃度バランスが健常な状態とは異なってくることが知られている。また食品の管理プロセスにおいてもアミノ酸などの分析値がその品質の指標になるということが明らかになっている。しかし、現在のところアミノ酸濃度の計測はHPLCの原理を用いる分析法が一般的であり、大量の有機溶媒や煩雑な操作が必要とされている。
 本研究では、臨床計測や食品の品質管理・分析に応用可能なアミノ酸計測技術を開発する目的で、20種類のアミノ酸濃度を簡便に計測可能なバイオセンサー型の小型装置の開発を行っている。20種類の各アミノ酸を識別する生体分子として、生体内に存在する酵素であるアミノアシルtRNA合成酵素(aaRS)の分子認識能に着目し、世界に先駆けてaaRS酵素を用いるアミノ酸センシング法を提唱している。aaRSは20種類のアミノ酸に対してそれぞれ20種類存在し、生体内においてたんぱく質やペプチドの生合成に関わっているため、アミノ酸に対する正確な分子認識能が期待できると考えられる。

酵素反応式を右に示す。

式[1]に示すようにaaRSは、1分子のaaRSから1分子のピロリン酸しか産生されないため、ピロリン酸を測定することでアミノ酸の定量を可能とするには、多量のaaRSが必要とされる。そこで本研究では、式[2]-[4]の例のように、ピロリン酸の蛍光試薬等を用いた高感度検出によるaaRSでのアミノ酸測定量法について研究を行っている。この方法により、これまでに20種類中17種類にアミノ酸について、数μM~数十μM、あるいは100μMまでの濃度域において選択的に定量可能であることを示している。将来的には一つの小型装置あるいは分析キットで複数の病態の診断が可能となり、また病気の早期発見や病態異常への早期対処が出来るため、患者のみならず健常な人の医療や食に対する安心・安全を実現し向上させることが可能になる。

【2.分子認識材料の合成とセンシング法への応用】
 生体分子は分子認識能や触媒反応など様々な優れた機能をもつ反面、そのまま工業的に利用するには困難である、安定性に欠けるなどの欠点がある。そのため取り扱いが容易で安定性にも優れた人工分子認識材料の開発が望まれている。そこでテーラーメイド的に、かつ分子の自己集合を利用する分子認識材料の開発についての研究を行っている。
 現在はこの方法を「高度下水処理システム---下水処理水からのリン酸イオンの選択的除去」に応用することも検討しており、水系においてリン酸基と高い結合性を示すチオウレア基を有するモノマーを用いてリン酸に特異的結合性を示すポリマーを合成し、リン酸を効率的に回収可能なことを示している。 
aaRS酵素反応式
aaRS酵素反応式

研究分野
生物分子化学 
分析化学 
生体関連化学 
生物機能・バイオプロセス 

研究キーワード
分子認識化学・バイオセンシング・分析化学・アミノ酸・予防医学・生体計測・環境計測 

研究テーマ
分子認識材料の合成とセンシング法への応用 -高度下水処理システム~下水処理水からのリン酸イオンの選択的除去-  2003-現在 
全アミノ酸同時計測用バイオチップの開発  2008-現在 

共同・受託研究希望テーマ
アミノ酸計測用センサーの開発   臨床医療の分野において血液中の遊離アミノ酸濃度を計測することは疾患の診断や病態の解析に有効な方法である。また食品の管理プロセスにおいてもアミノ酸などの分析値がその品質の指標になるということが明らかになっている。しかし、現在のところアミノ酸濃度の計測は高速液体クロマトグラフィーなどを用いる分析法が一般的であり、大量の有機溶媒や煩雑な操作が必要とされている。本研究では、臨床計測や食品の品質管理・分析に応用可能なアミノ酸計測技術を開発する目的で、20種類のアミノ酸濃度を簡便に計測可能なセンシング法、あるいはセンサー素子の開発を行っている。本研究が実現することで、医療や個別化健康管理において簡便・安価に20種類のアミノ酸濃度が網羅的にかつ短時間に計測が可能なシステムとなり、疾患の早期発見や病態の管理に有用になりうると考えられる。  なおこの研究は、農林水産省所管の(独)農業・食品産業技術総合研究機構 生物系特定産業技術研究支援センターのイノベーション創出基礎的研究推進事業(若手研究者育成枠)に採択され、大型の研究費を受けて研究を進めている。本研究が実現すれば医療機関、さらには家庭でも健康診断が可能な装置の実用化の可能性が非常に高まると考えられる。  産学連携等、民間を含む他機関等との共同研究を希望  技術相談,受託研究,共同研究 
分子認識材料の合成とセンシング法への応用 -高度下水処理システム~下水処理水からのリン酸イオンの選択的除去-  河川やダムに存在するリン酸イオンは富栄養化を引き起こし、さらにはカビ臭の原因となるアオコの大量発生の原因にもなっている。一方、リン資源は有限有用であり、その資源を日本では100%輸入に頼っているのが現状である。このような問題を解決するため、水系においてリン酸基と高い結合性を示すチオウレア基を有するモノマーを用いてリン酸に特異的結合性を示すポリマーを合成し、リン酸を効率的に回収可能なことを示している。  産学連携等、民間を含む他機関等との共同研究を希望  技術相談,受託研究,共同研究 
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研究費
奨学寄附金  アミノ酸センサーの開発  2016/06/15-2016/09/15  代表  公益財団法人 中谷医工計測技術振興財団  釘宮章光 
学内特定研究  血中アミノ酸濃度を指標とする病態の網羅的診断装置の開発  2016/04/01-2017/03/31  代表 
科学研究費  病態計測に用いるアミノ酸分析用マイクロチップの開発  2013/04/01-2015/03/31  代表 
受託研究  アミノ酸センサーの開発  2013/04/01-2014/03/31  代表  共同研究  国内共同研究 
奨学寄附金  複合酵素反応を用いるアミノ酸分析法の開発  2012/05/11-2013/03/31  代表  未選択 
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著書
マイクロ流路-ものづくりと分析技術- 「全アミノ酸同時計測用バイオチップへの応用」  363-365  東レリサーチセンター  2014/05 
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論文
研究論文(学術雑誌)  共著  Effects of wastewater discharged from biodiesel fuel production process on recycling to liquid fertilizer for hydroponics  Jiro Kohda, Yasuhisa Nakano, Akimitsu Kugimiya, Yu Takano, Takuo Yano  Journal of Material Cycles and Waste Management  2016 
研究論文(学術雑誌)  共著  Flow analysis of amino acids by using a newly developed aminoacyl-tRNA synthetase–immobilized, small reactor column-based assay  Akimitsu Kugimiya, Hidenori Konishi, Rie Fukada  Applied Biochemistry and Biotechnology  178, 924-931  2016 
研究論文(学術雑誌)  共著  Chemiluminescence detection of serine, proline, glycine, asparagine, leucine, and histidine by using corresponding aminoacyl-tRNA synthetases as recognition elements  Akimitsu Kugimiya, Rie Fukada  Applied Biochemistry and Biotechnology  176, 1195-1202  2015/07 
研究論文(学術雑誌)  共著  Microfluidic analysis of serine levels using seryl-tRNA synthetase coupled with spectrophotometric detection  Akimitsu Kugimiya, Emi Matsuzaki  Applied Biochemistry and Biotechnology  174, 2527-2536  2014/12 
研究論文(学術雑誌)  共著  A luminol chemiluminescence method for sensing histidine and lysine using enzyme reactions  Akimitsu Kugimiya, Rie Fukada, Daiki Funamoto  Analytical Biochemistry  443/ 1, 22-26  2013/12 
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研究発表
ポスター発表  "Molecular dynamics study of the structural stability of CDR-H3 of anti-HIV neutralizing antibody PG16"  The 57th Sanibel Symposium  2017/03 
口頭発表(一般)  MDシミュレーションによる抗HIV中和抗体PG16のCDR-H3における構造揺らぎの解析  日本化学会 第97春季年会(神奈川)  2017/03 
ポスター発表  酵素反応を用いるアミノ酸分析法の開発  日本化学会 第97春季年会(神奈川)  2017/03 
ポスター発表  病気の診断に用いるアミノ酸計測用バイオセンサーの開発  広島市立大学の地域貢献事業発表会  2016/11 
ポスター発表  「分子動力学シミュレーションによる抗HIV中和抗体PG16のCDR-H3における構造剛性の解析  第54回日本生物物理学会年会(茨城)  2016/11 
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担当授業科目
医用情報科学 
生物情報処理特論(大学院) 
広島の産業と技術 
化学実験 
生物工学Ⅱ 
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教育実績
広島市立大学大学院情報科学研究科 非常勤講師  2008/06-2008/07 
愛媛大学教育学部 非常勤講師  2004/08-2004/09 
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教科書・教材
広島市立大学情報科学部情報機械システム工学科 3年実験テキスト  1998/04  3年生対象の「情報機械システム実験」のテキストのうち、第2章の「自律走行ロボットシステムの製作」部分の執筆を担当した(pp. 1-17)。 
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社会活動
安芸高等学校 「大学研究」インターンシップ  2017/07/31-現在 
美鈴が丘高校 研究室見学  2015/12/10-現在 
くらりか(蔵前理科教室ふしぎ不思議)  2014/04/01-現在  「くらりか」は、国立大学法人東京工業大学の同窓会である(社)蔵前工業会の傘下組織である蔵前技術士会と神奈川県支部の有志が、公益事業の一環として、平成17年5月に結成したボランティア・グループです。児童に理科に対する興味を呼び覚ますことを目的として活動しています。主として小学生を対象に、科学原理を活用したおもしろい工作教材と原理等を説明する資料等を持参し、各地の児童館、小学校、公民館などで教室を行っています。  今年度初めて広島にて開催した。白島小学校・幟町小学校。 
バイオマス利活用技術研究会  2004/04/01-2007/03/31  地域の産業活動で発生する廃棄物系バイオマス・未利用バイオマスについて、異分野・異業種連携のもと、循環資源利活用技術の研究開発を行い、企業内・地域内のゼロエミッション化と新規環境産業の創出を目指す。 
バイオマス等未活用エネルギー実証試験事業・同事業調査 「塩分・油分含有の廃調味料(ソース)からのメタン発酵によるエネルギーの回収システム実証事業調査」検討委員会  2003/09/01-2004/03/31 
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所属学協会
新アミノ酸分析研究会  2012/11/01-現在 
日本ケミカルバイオロジー学会  2011/04/01-現在 
化学とマイクロ・ナノシステム研究会  2006/01/01-現在 
日本分析化学会  2004/07/01-現在 
日本化学会 バイオテクノロジー部会  1996/10/01-現在 
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委員歴
日本化学会  日本化学会 代表正会員  2015/03/01-現在 
日本分析化学会  日本分析化学会第63年会実行委員  2013/09/27-2014/09/30 
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公開講座
平成27年度 広島市立大学情報科学部公開講座  公開講座  2015/10-現在  病気の診断に用いるアミノ酸計測装置の開発 
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