心室壁の厚さを最適化して、機能的な心臓を生成する仕組みの解明

Research Project

Project/Area Number	22K15155
Research Category	Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Basic Section 44040:Morphology and anatomical structure-related
Research Institution	Kawasaki Medical School
Principal Investigator	臼居優川崎医科大学, 医学部, 助教 (10868615)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2026-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000) Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000) Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000) Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000) Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords	心臓 / 心室拡張機能 / 形態形成 / 心臓生理学 / 心室壁
Outline of Research at the Start	脊椎動物では、心臓の外観や心室壁の厚み、冠血管の有無、心臓を移動する血液の動態などが多様化している。しかし、心臓のカタチがどのように決定されるのか、また心臓のカタチが血行動態にどのような影響を及ぼすのか、よく分かっていない。そこで、本研究は主に魚類を用いて、心臓の形態と心臓のポンプ機能の関係性や、心室壁の厚さを制御する分子機構を調べる。本研究を通じて、生物が機能的な臓器を作るために、その大きさや形を最適化する仕組みの一端が明らかになると期待される。
Outline of Annual Research Achievements	陸封型のヤマメと降海型のサクラマスでは、心室の形態（心室全体に占める心室壁の割合)と心室の拡張機能 (心房から心室に流入する血液の動態)が異なっている。しかし、心室壁のサイズを制御する機構や、心室の形態と機能の関係は不明である。本研究は、生理的条件下で心臓がリモデリングするメカニズムの解明と、それに伴い適応変化する心臓機能の観察を試みる。本年度は、圧容積解析手法を用いて、心室の拡がりやすさの計測に取り組んだ。その結果、サクラマスの心室はヤマメに比べて固くなっていることが明らかとなった。また心室切片の観察を行ったところ、サクラマスの心室にはヤマメよりも多くのコラーゲンが沈着していた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason ヤマメとサクラマスの心室拡張時における物理的な性質の違いが明らかになり、差異を生じる原因として、心室壁の肥厚と細胞外マトリクスの沈着が示唆された。以上の研究の進展により、魚類の心臓リモデリングに関与する分子機構の手がかりを得たと考える。
Strategy for Future Research Activity	今後はゼブラフィッシュを用いて、心臓リモデリングの分子機構を明らかにする。 Tol2トランスポゾンシステムを用いて、心筋細胞特異的に特定の遺伝子を発現する遺伝子組換えゼブラフィッシュを作出し、心臓組織の観察と遺伝子発現解析を行う。