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興奮性細胞の揺らぎのダイナミクス-単一細胞解析によるアプローチ

Research Project

Project/Area Number 19031010
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionUniversity of Fukui

Principal Investigator

原田 崇広  University of Fukui, 大学院・工学研究科, 講師 (80432152)

Project Period (FY) 2007 – 2008
Project Status Completed (Fiscal Year 2008)
Budget Amount *help
¥8,700,000 (Direct Cost: ¥8,700,000)
Fiscal Year 2008: ¥4,500,000 (Direct Cost: ¥4,500,000)
Fiscal Year 2007: ¥4,200,000 (Direct Cost: ¥4,200,000)
Keywords生物物理 / 生体リズム / 単一細胞 / 揺らぎ / 計測工学 / 組織・細胞 / 自己組織化 / 生理学
Research Abstract

我々は前年度に, ラット新生仔より単離した培養心筋細胞の拍動タイミングの統計的性質を, 特にその長時間スケールでの振る舞いに着目して調べ, その結果, 拍動タイミングにべき的な長時間相関が見られることを発見した. 本年度は, 単一細胞レベルでの自発的拍動タイミングの統計的性質についての特徴付けを進め, さらにべき的長時間相関が生じるメカニズムを探った. その結果, 拍動タイミングのべき的長時間相関およびマルチフラクタル性は, 細胞の結合数などに依存せずに一般的に見られる性質であることが分かった(Biophysical Journalに論文発表). その後, 温度などの培養条件や, 細胞の種類を変えて同様の実験を行ったところ, 長時間スケールにおける統計的性質はほぼ不変に保たれることが明らかになった. 以上の事より, 長時間スケールのべき的相関は幅広い条件下で見られる頑強な性質であることが明らかになった(T. Yokogawa and T. Harada, 論文投稿中).
以上の研究に加えて, 拍動タイミングのべき的長時間相関が発生するメカニズムを明らかにするため, 薬剤処理の効果の検討, および細胞内因子の可視化を進めた. その結果, タンパク質合成阻害剤の存在下では, ゆらぎの長時間相関が失われることが明らかになり, 拍動という細胞機能の揺らぎが遺伝子発現の揺らぎと関係していることが分かった. さらに, 細胞の代謝状態の揺らぎを調べるために, 細胞内ATP濃度の可視化を行い, 細胞の代謝状態をある程度モニターできることを確認できた. 今後こうした手法を用いて, 細胞機能と遺伝子発現状態や代謝状態との関連を探る.

Report

(2 results)
  • 2008 Annual Research Report
  • 2007 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2009 2008 2007

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (10 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Singular behavior of slow dynamics of single excitable cells2009

    • Author(s)
      T. Harada, T. Yokogawa, T. Miyaguchi, H. Kori
    • Journal Title

      Biophysical Journal 96

      Pages: 255-267

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 細胞機能の遅いダイナミクス2009

    • Author(s)
      原田崇広
    • Organizer
      定量生物学の会 : 第1回年会
    • Place of Presentation
      東京大学産業科学研究所東京
    • Year and Date
      2009-01-12
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞機能の遅いダイナミクス2009

    • Author(s)
      原田崇広
    • Organizer
      特定領域研究「ソフトマター物理」第3回領域研究会
    • Place of Presentation
      九州大学西新プラザ福岡
    • Year and Date
      2009-01-08
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] 単一興奮性細胞の遅い揺らぎのダイナミクス2008

    • Author(s)
      原田崇広, 横川知美, 宮口智成, 郡宏
    • Organizer
      日本生物物理学会, 第46回年会
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場福岡
    • Year and Date
      2008-12-04
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] 心房筋および洞房結節細胞の拍動数に見られる揺らぎの性質2008

    • Author(s)
      横川知美, 原田崇広
    • Organizer
      日本生物物理学会, 第46回年会
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場福岡
    • Year and Date
      2008-12-04
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] 心筋細胞の自発的拍動に見られる遅いダイナミクス2008

    • Author(s)
      原田崇広, 横川知美, 宮口智成, 郡宏
    • Organizer
      日本物理学会2008年秋季大会
    • Place of Presentation
      岩手大学, 岩手
    • Year and Date
      2008-09-21
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] Long-term correlation of the beat rate of single cardiac muscle cells2008

    • Author(s)
      T. Harada, T. Yokogawa, T. Miyaguchi, H. Kori
    • Organizer
      The second annual q-bio conference on cellular information processing
    • Place of Presentation
      Santa Fe, USA
    • Year and Date
      2008-08-08
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] Long-term correlation in the beat rate of single cardiac muscle cells2008

    • Author(s)
      T Harada, T. Yokogawa, T. Miyaguchi, H. Kori
    • Organizer
      The international symposium of nonequilibrium softmatter
    • Place of Presentation
      Kyoto University, Kyoto
    • Year and Date
      2008-06-04
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] 心拍にみられる1/fゆらぎの単一細胞解析2007

    • Author(s)
      横川知美
    • Organizer
      第45回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      横浜市、神奈川県
    • Year and Date
      2007-12-21
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 単一心筋細胞の拍動揺らぎにおけるべき的相関のメカニズム2007

    • Author(s)
      原田崇広
    • Organizer
      日本物理学会 第62回年次大会
    • Place of Presentation
      札幌市、北海道
    • Year and Date
      2007-09-24
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Intermittent fluctuations in a single cardiac cells2007

    • Author(s)
      T. Harada and T. Yokogawa
    • Organizer
      IUPAP International Conference on Statistical Physics, STATPHYS 23
    • Place of Presentation
      Geneva, Italy
    • Year and Date
      2007-07-10
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Book] Human and artificial intelligent systems2008

    • Author(s)
      T. Harada
    • Publisher
      Sankeisha(三啓社)
    • Related Report
      2008 Annual Research Report

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Published: 2007-04-01   Modified: 2018-03-28  

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