2004 Fiscal Year Annual Research Report

マイクロ電極アレイと光学マッピング計測を融合した再生心筋組織機能評価システム

Research Project

Project/Area Number	16200033
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	佐久間一郎東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (50178597)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	神保泰彦東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (20372401) 小林英津子東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 講師 (20345268) 児玉逸雄名古屋大学, 環境医学研究所, 教授 (30124720) 李鍾国名古屋大学, 環境医学研究所, 助手 (60303608)
Keywords	不整脈 / 細胞培養 / 光学測定 / 電極アレイ / 電気刺激 / 再生医療
Research Abstract	微小電極アレイによる細胞膜電位計測・電気刺激と光学的細胞興奮マッピングの統合により、培養心筋細胞の機能を多角的に評価する新たなシステムの開発を目指している。研究計画の初年度である平成16年度は、(1)光学計測系と電気刺激システムの統合、(2)微小電極アレイによる培養細胞計測システムの構築、の2つを平行して進めた。 (1)光学計測系と電気刺激システムの統合:不整脈治療への応用の観点から「心臓の興奮可能な領域に興奮可能なタイミングで必要最小限の電気刺激を印加する」ことが理想である。ウサギのランゲンドルフ灌流心を用い、興奮伝播パターンの可視化と電気刺激によるその制御を試みた。電位感受性色素(Di-4-ANEPPS)を利用した光学計測により、興奮伝播の時空間パターンを可視化した。画像解析により興奮波面の進行方向を検出して電気刺激入力位置を選択し、興奮後再分極完了の時点から一定の時間遅れをもって刺激パルスを印加するフィードバックシステムを構築し、有効な電気刺激が可能であることを確認した。 (2)微小電極アレイによる培養細胞計測システムの構築:フォトリソグラフィを利用して30μm角の電極64個が配置された電極アレイを製作し、培養細胞電気活動記録・刺激システムを構築した。入力アンプと複数のアナログスイッチとを集積化したモジュールの開発により、刺激入力点と刺激信号パターンの両者についてPCからのプログラム制御が可能なシステムを設計、製作した。心筋と同様興奮現象を示す神経細胞を利用して、電気刺激に対する誘発応答が観測可能であることが確認できた。