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Construction of Photoreceptor Cell for Understanding Retinal Diseases which can Evaluate Ion Concentration and Energy Homeostasis

Research Project

Project/Area Number 17K01380
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Biomedical engineering/Biomaterial science and engineering
Research InstitutionRitsumeikan University

Principal Investigator

Amano Akira  立命館大学, 生命科学部, 教授 (60252491)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2018: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywords生体モデリング・フィジオーム / 加齢黄斑変性症 / 網膜細胞数理モデル / 視細胞電気生理モデル / 視細胞モデル / 双極細胞モデル / 光電位変換機構 / 網膜電図 / 双極細胞 / 視細胞 / エネルギー代謝 / 細胞モデル
Outline of Final Research Achievements

In this research, we have constructed mathematical models of the cells in retina, that converts light signal to the neuron activities. Most of the proposed models of cells in retina are aimed to analyze how the visual perception is realized, however in this research, we have focused on the construction of mathematical models aimed to analyze retinal diseases. Since some of the retinal diseases are related with the lack of energy supply in retinal cells, thus the models were constructed to evalute energy consumption under various light conditions.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

網膜に関連する細胞モデルは,従来は,どのような仕組みで視覚が実現されているかという科学的な観点からの研究が主であったのに対し,本研究では,網膜に起因する眼疾患の病態,病因,遺伝的変異の解析を目的とする細胞モデルの構築を行った.この結果,網膜におけるエネルギー不足に起因する疾患の評価に必要となる,網膜のエネルギー消費を計算できるモデルを構築することができた.このモデルを用いることで,暗時および光刺激時に網膜で消費されるエネルギーを計算することが可能になり,網膜の保護のために,どのような照明条件が適切かといった臨床に関わる問題を解析することができるようになった.

Report

(6 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (83 results)

All 2022 2021 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (11 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 9 results) Presentation (71 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Exploring the role of fatigue-related metabolite activity during high-intensity exercise using a simplified whole-body mathematical model2020

    • Author(s)
      Yuttamol Muangkram, Megumi Honda, Akira Amano, Yukiko Himeno, Akinori Noma
    • Journal Title

      Informatics in Medicine Unlocked

      Volume: 19 Pages: 100355-100355

    • DOI

      10.1016/j.imu.2020.100355

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    • Author(s)
      Tsumoto K, Ashihara T, Naito N, Shimamoto T, Amano A, Kurata Y, Kurachi Y.
    • Journal Title

      Sci Rep.

      Volume: 17;10(1) Issue: 1 Pages: 19964-19964

    • DOI

      10.1038/s41598-020-76681-3

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    • Author(s)
      Umehara S, Tan X, Okamoto Y, Ono K, Noma A, Amano A, Himeno Y.
    • Journal Title

      Int J Mol Sci.

      Volume: 20(12) Issue: 12 Pages: 2913-2913

    • DOI

      10.3390/ijms20122913

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    • Author(s)
      Yuttamol Muangkram, Akinori Noma, Akira Amano
    • Journal Title

      The Journal of Physiological Sciences

      Volume: 68(5) Issue: 5 Pages: 541-554

    • DOI

      10.1007/s12576-017-0560-x

    • NAID

      40021645337

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      Nomura, Y., Ikuta, S., Yokota, S., Mita, J., Oikawa, M., Matsushima, H., Amano, A., Shimonomura, K., Seya, Y., & Koike, C.
    • Journal Title

      Neuroscience Research

      Volume: - Pages: 1-6

    • DOI

      10.1016/j.neures.2018.12.001

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    • Author(s)
      姫野友紀子、天野晃、野間昭典
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      姫野友紀子、天野晃、野間昭典
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      姫野友紀子,天野 晃,野間 昭典
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      Volume: 1 Issue: 4 Pages: 1-13

    • DOI

      10.1007/s12576-017-0538-8

    • NAID

      40021574341

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      姫野友紀子、天野晃、野間昭典
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      Volume: 79(4) Pages: 64-72

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  • [Presentation] A Mathematical Model of Cardiac Cycle Driven by the Human Ventricular Cell Model2019

    • Author(s)
      Sayaka Niwa, Yukiko Himeno, Akinori Noma, Akira Amano
    • Organizer
      9th FAOPS Congress
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      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Cell-specific Mathematical Modeling of hiPSC-CMs and Its Potential for Prediction of Drug Testing.2018

    • Author(s)
      Hirohiko Kohjitani, Shigeya Koda, Yukiko Himeno, Takeru Makiyama, Yimin Wuriyanghai, Yuta Yamamoto, Takeshi Kimura, Akinori Noma, Akira Amano.
    • Organizer
      23rd Annual Scientific Meeting of the International Society of Cardiovascular Pharmacotherapy
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 吸引電極法を用いて計測された実験データから本来の心臓の活動電位を推定する方法2018

    • Author(s)
      高延さゆり,前川紗希,姫野友紀子,野間昭典,天野晃
    • Organizer
      第57回日本生体医工学会大会
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  • [Presentation] 心臓リング形状モデルを用いた心筋組織および心筋細胞残留応力とエネルギー代謝の関係解析2018

    • Author(s)
      田村久美子,西岡昂彦,加藤詩朗,天野晃
    • Organizer
      第57回日本生体医工学会大会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 心室筋張力速度関係が左心室壁内応力分布に与える影響2018

    • Author(s)
      加藤詩朗,田村久美子,天野晃
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      第57回日本生体医工学会大会
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  • [Presentation] 心筋活動電位波形を用いる薬物作用推定システムの精度向上2018

    • Author(s)
      山本真帆,千種彩友美,姫野友紀子,天野晃
    • Organizer
      第57回日本生体医工学会大会
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  • [Presentation] 糖新生を考慮したトレーサー実験の再現を目指した全身代謝モデルの構築2018

    • Author(s)
      本多恵実,光澤茂信,天野晃
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      第57回日本生体医工学会大会
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  • [Presentation] ヒトiPS由来分化心筋の数理モデルを用いた細胞特異的な活動電位波形の再現とIKr 電流遮断シミュレーションによる反応性の検討2018

    • Author(s)
      糀谷 泰彦、幸田 茂也、姫野 友紀子、牧山 武、木村 剛、野間 昭典、天野 晃
    • Organizer
      第38回日本ホルター・ノンインベイシブ心電学研究会・第33回心電情報処理ワークショップ・第28回体表微小電位研究会・第15回心電図伝送システム研究会合同学術集会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Cell-specific Precise Computer Simulation of hiPSC-CMs Revealed Two Opposite APD Reaction in IKr Blocking Test.2018

    • Author(s)
      Hirohiko Kohjitani,Shigeya Koda, Yukiko Himeno,Takeru Makiyama,Yimin Wuriyanghai, Yuta Yamamoto,Takeshi Kimura,Akinori Noma,Akira Amano.
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      第65回日本不整脈心電学会学術大会
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  • [Presentation] Significance of cell-specific precise computer simulation using new mathematical models of human induced pluripotent stem cell derived cardiomyocyte in drug testing.2018

    • Author(s)
      Hirohiko Kohjitani, Shigeya Kouda, Yukiko Himeno, Takeru Makiyama, Fumika Yokoi, Sayako Hirose, Yimin Wuriyanghai, Yuta Yamamoto, Minoru Horie, Takeshi Kimura, Akinori Noma, Akira Amano.
    • Organizer
      European Society of Cardiology Congress 2018 (ESC2018)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ヒト心室筋細胞モデルと循環モデルの新たな連成計算法の実現2018

    • Author(s)
      丹羽彩夏、姫野友紀子、野間昭典、天野晃
    • Organizer
      第111回近畿生理学談話会
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  • [Presentation] ヒト心室筋細胞列モデルにおける再分極伝播のシミュレーション2018

    • Author(s)
      清川祥大朗、山本菜月、野間昭典、天野晃
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      第111回近畿生理学談話会
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  • [Presentation] ヒトiPS細胞由来心筋細胞から記録した活動電位の数理モデルパラメータ最適化2018

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      幸田茂也、糀谷泰彦、野間昭典、天野晃
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      第111回近畿生理学談話会
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  • [Presentation] 経上皮細胞イオン輸送の数学的モデル構築2018

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      西塚大貴、前田陽俊、野間昭典、天野晃
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      第95回日本生理学会大会
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  • [Presentation] 糖新生を考慮したトレーサー実験からの代謝関連物質出現・消失速度の計算2018

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      本多恵実、光澤茂信、天野晃
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      第95回日本生理学会大会
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  • [Presentation] ヒト心筋細胞モデルで再現した連続EAD発生時のATP感受性K+電流活性化)2018

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      清川祥大朗、ムアンクラン ユッタモル、氏原美玲、野間昭典、天野晃
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  • [Presentation] 拍動を続ける心臓から活動電位を記録する吸引電極法2018

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      高延さゆり、姫野友紀子、野間昭典、天野晃、前川紗希、渡辺理紗、山本真帆
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      第95回日本生理学会大会
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      幸田茂也、糀谷泰彦、野間昭典、天野晃
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  • [Presentation] ラット肺静脈心筋におけるノルアドレナリン誘発自動能の数理モデル構築2018

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      姫野友紀子、梅原象平、尾野恭一、野間昭典、天野晃
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  • [Book] 心機能フィジオーム理解のための電子教科書“e-Heart”2019

    • Author(s)
      姫野友紀子、天野晃、野間昭典、松浦博、柳(石原)圭子、株式会社知能情報システム、Trevor Powell
    • Total Pages
      123
    • Publisher
      丸善雄松堂株式会社
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Published: 2017-04-28   Modified: 2023-01-30  

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