| 研究課題/領域番号 |
17340125
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
生物物理・化学物理
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
内田 努 北海道大学, 大学院工学研究科, 助教授 (70356575)
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| 研究分担者 |
郷原 一寿 北海道大学, 大学院工学研究科, 教授 (40153746)
永山 昌史 北海道大学, 大学院工学研究科, 助手 (70374585)
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| 研究期間 (年度) |
2005 – 2006
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| 研究課題ステータス |
完了 (2006年度)
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| 配分額 *注記 |
15,100千円 (直接経費: 15,100千円)
2006年度: 3,800千円 (直接経費: 3,800千円)
2005年度: 11,300千円 (直接経費: 11,300千円)
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| キーワード | 細胞 / 水 / 構造化 / 活動電位 / 包接水和物 / 麻酔 / 電子顕微鏡 |
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| 研究概要 |
本研究は、神経細胞や心筋細胞、及びそれらの細胞内外に生成される構造化した水を対象として、水が細胞の信号伝達に果たす役割やメカニズムを明らかにすることを目標とした。そのために、1)「細胞ネットワークの信号伝達に及ぼす温度、圧力及び包接水和物生成気体の影響観察」及び2)「細胞間隙において構造化した水の観察技術の開発」という2つの研究課題を設定し実施した。
課題1)では、多電極型細胞信号測定装置を導入し、神経細胞、心筋細胞の自発発火信号を計測した。通常培養条件(温度37℃、圧力1気圧、CO_2濃度5%含有空気)における発火状況をコントロールとして、温度、圧力、環境組成を独立に制御した培養条件下における発火状況の変化を観測した。その結果神経細胞および心筋細胞の発火頻度は、常温以下の低温条件下(神経細胞:37〜15^L、心筋細胞:37〜27^L)で減少することが確認された。その温度依存性は可逆であり、ヒステリシスが認められた。また常温時に試料全体で同期拍動していた心筋細胞は、温度の低下とともに拍動の伝播に乱れを生じ、同期する細胞がクラスター化することを見出した。圧力依存性については、心筋細胞において0.5MPa以上の加圧条件下で拍動が抑制されることがわかった。この装置系を用いて、細胞の自発発火信号を測定しながら包接水和物生成気体を導入する試験を開始した。
課題2)では細胞および構造化した水を電子顕微鏡で観測する手法を開発するため、トレハロース水溶液のフリーズレプリカ試料の電子顕微鏡観察を行った。この結果サブミクロンサイズの微粒子が観測された。この実体を明らかにするため、クライオトランスファーホルダを用いた透過型電子顕微鏡で直接観測し、氷単結晶試料上に数十nmの微粒子が存在することを確認した。これにより、細胞間隙の構造化水を観測できる可能性が示唆された。また水構造化装置を導入し、包接水和物の直接観測法の開発に着手した。
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