2006 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
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16200033
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
佐久間 一郎 東京大学, 大学院工学系研究科, 教授 (50178597)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神保 泰彦 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (20372401)
正宗 英津子 (小林 英津子) 東京大学, 大学院工学系研究科, 助教授 (20345268)
児玉 逸雄 名古屋大学, 環境医学研究所, 教授 (30124720)
李 鐘国 名古屋大学, 環境医学研究所, 助教授 (60303608)
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| Keywords | 生物・生体工学 / 再生工学 / 細胞・組織 / 不整脈 |
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| Research Abstract |
本研究ではこのような視点から、光学計測系と電気刺激・信号計測系とを融合した心筋組織機能評価システムの確立を目標に研究を行った。具体的には以下の2つのシステム開発を課題として設定した。
(1)光学的膜電位計測とリアルタイムフィードバック電気刺激の組み合わせによる心臓興奮伝播制御システム
(2)培養心筋細胞、幹細胞系に対する集積化電極基板・光学信号統合計測システム
高時間/空間分解能を有する光学計測システムと、多点微小電極による電位マッピングシステムを組み合わせ、動物摘出心標本上において、画像として興奮現象を捉えつつ、興奮波面の進行に同期して任意の時相(脱分極相〜再分極相〜静止電位相)に電気刺激を印加、Make/Break興奮を誘発可能なシステムを開発した。
細胞レベルの電気活動計測には集積化電極基板を導入した。フォトリソグラフィを利用して製作した電極基板は64個のマイクロ電極(サイズ30×30μm、電極問距離180μm)を有し、各点での電気信号記録と刺激が可能である。この計測系を冷却CCDによる顕微鏡画像取得システムと結合することにより、電気・光信号融合計測システムとして構成した。
心筋細胞は新生ラットからその心室筋を採取して単離培養を行った。培養開始後3日日から拍動現象が認められ、この活動が成長と共に広範囲に渡る同期拍動現象へと発展していくこと、拍動が活動電位の発生と同期していることを確認した。光学信号は、fluo-4染色による細胞内Ca濃度変動測定を試み、これについても基本的には活動電位発生との同期現象であることを確かめた。
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