| Project/Area Number |
22K15367
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 48020:Physiology-related
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| Research Institution | National Institutes for Quantum Science and Technology |
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Principal Investigator |
Ishii Shuya 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 量子機能創製研究センター, 研究員 (10880651)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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| Keywords | 筋肉 / 体温 / 骨格筋 / 筋収縮 / 温度センサー / 熱筋収縮メカニズム / 局所加熱 / 心筋 / 筋収縮制御 / 心筋収縮制御 / 温度生理学 / ダイヤモンドNVセンター / 量子センシング |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、心筋収縮中の体温ひいては温度の役割に着目し、「哺乳動物の筋収縮制御はどの様に行われているか？そのとき体温はどのように利用されているか？」を解明することを目標に、心筋の筋収縮に関連するタンパク質一分子から細胞の階層にかけて、筋収縮時の温度や活動電位を計測・評価する。さらに所属機関で開発中の、温度や磁場が同時に高感度で計測出来るダイヤモンド半導体を用いた高機能センサーを用いて、その材料評価や作成技術と組み合わせることで、新たな生命現象の計測技術基盤の構築、さらに「心筋熱生理学」の創成を目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
The muscle contraction systems of skeletal and cardiac muscles were reconstituted using purified proteins, and their heat response, or temperature sensitivity, was evaluated. The results showed that there is a difference in the temperature at which regulatory proteins are activated between skeletal and cardiac muscles, and that the skeletal muscle contraction system is more sensitive to temperature increases near body temperature than the cardiac muscle. Unlike the heart, which is constantly beating, it was suggested that skeletal muscles have a function that is suitable for instantly generating force when needed. The research results were submitted and published in an international academic journal, and a press release was also issued together with the collaborative research institute.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究では、骨格筋の筋収縮における体温の役割を明らかにした。特に運動前のウォーミングアップによって、筋肉を予め活性化することでパフォーマンスを高めていると考えることができる。
筋肉収縮により産生された熱が環境へ散逸する過程では、体温が上昇するだけでなく、筋収縮システムそのものに影響し、その働きを補助したり、制御しているのではないかという仮説を立て、これを実験的に検証した。これまでCa2+シグナルに基づいた医療機器開発や筋トレーニング・リハビリテーションの技術開発が進んできたように、本成果は温度シグナルに基づいた新しい温熱療法、健康医療のための技術開発の扉を開くことが期待される。
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