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2016 Fiscal Year Research-status Report

洞房結節ペースメーカー細胞におけるCa2+時空間動態のリズム形成への寄与

Research Project

Project/Area Number 16K18996
Research InstitutionRitsumeikan University

Principal Investigator

姫野 友紀子  立命館大学, 生命科学部, 助教 (10534365)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Keywords洞房結節細胞 / 心房細胞 / 心室細胞 / iPS心筋細胞
Outline of Annual Research Achievements

我々の研究グループで開発した心室筋細胞モデル(HuVEC)は、細胞内Ca2+濃度分布を詳細に再現できるモデルである。そのモデルをベースに洞房結節ペースメーカー細胞モデルを構築するというのが本研究課題の目的である。

現在iPS心筋細胞を用いた実験で得られる、心室筋細胞タイプ、心房筋細胞タイプ、洞房結節ペースメーカー細胞タイプの3つのタイプの心筋細胞の電気活動のモデル化を進めている段階である。この結果から、細胞タイプの違いはすべて、細胞膜に発現しているイオンチャネル電流の組み合わせで表現することができる可能性が示唆されており、ヒト洞房結節ペースメーカー細胞モデルの構築へ向けての大きな一歩となった。

iPS心筋細胞については、実際の動物の心筋細胞と比べて研究の歴史が浅いため、研究知見がまだあまり蓄積されていない。しかし一方で、現在、その治療や応用への実現可能性から精力的に研究が進められている分野でもある。我々が着目している細胞内Ca2+動態についても、iPS心筋細胞ではまだ確立されたメカニズムが提唱されているわけではない。したがって、洞房結節ペースメーカー細胞モデル構築の際には、イオンチャネルについては参考にできる部分も多いと考えられるが、細胞内Ca2+についてはむしろ洞房結節ペースメーカー細胞で得られた知見を、心筋としての発達が未熟なiPS心筋細胞内のCa2+動態に当てはめて考えていくのが妥当であろうと考えた。iPS心筋細胞の活動電位のモデル化を通して、様々な細胞タイプの特徴を整理し、共通のメカニズムや特徴的な点を明らかにしていくことの重要性を再認識できた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初は洞房結節ペースメーカー細胞のCa2+ handlingについて論文調査を行い、モデルの調整を進める予定であったが、こちらはまだ論文調査の段階で調整にまでは至っていない。しかし、iPS心筋細胞の活動電位波形の再現をするためのモデル開発は進んでいるため、研究としては着実に前進している。

Strategy for Future Research Activity

iPS細胞モデルの完成を目指すとともに、その細胞タイプの分類の背景にあるメカニズムの解明を行い、ヒト洞房結節ペースメーカー細胞における最新の実験知見と整合性をとっていく作業を行う。特に、当初より着目しているCa2+動態について、iPS細胞での情報はまだあまり明らかになっていないため、注意して研究を進める必要がある。

Causes of Carryover

物品購入に充てていた分の支出がなかったため、当該年度の支出額が低くなった。

Expenditure Plan for Carryover Budget

今年度は産休に入り、科研費の期間を延長する予定である。それに伴い、謝金の支払いも延長する可能性があり、その場合は当該年度の繰り越し分を充てる。

  • Research Products

    (19 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (14 results) Book (1 results) Funded Workshop (1 results)

  • [Journal Article] Regulation of the glucose supply from capillary to tissue examined by developing a capillary model2018

    • Author(s)
      Maeda A, Himeno Y, Ikebuchi M, Noma A, Amano A
    • Journal Title

      J Physiol Sci

      Volume: 68 Pages: 355-367.

    • DOI

      10.1007/s12576-017-0538-8

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A simulation study on the constancy of cardiac energy metabolites during workload transition.2016

    • Author(s)
      Saito R, Takeuchi A, Himeno Y, Inagaki N, Matsuoka S
    • Journal Title

      J Physiol

      Volume: 594/ 23 Pages: 6929-6945

    • DOI

      10.1113/JP272598

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Influence of Activation Time on Hemodynamic Parameters: a Simulation Study2016

    • Author(s)
      Kosuke Taniguchi, Hiromasa Utaki, Daichi Yamamoto, Yukiko Himeno, Akira Amano
    • Journal Title

      Advanced Biomedical Engineering

      Volume: 5 Pages: 94-104

    • DOI

      10.14326/abe.5.32

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Mathematical modeling and analysis of electrophysiological characteristics of the ventricular, atrial, and nodal-like hiPSC-CMs2017

    • Author(s)
      Hirohiko Kohjitani, Shigeya Kouda, Yukiko Himeno, Natsuki Yamamoto, Takeru Makiyama, Takeshi Harita, Takeshi Kimura, Akinori Noma, Akira Amano
    • Organizer
      第94回日本生理学会大会
    • Place of Presentation
      アクトシティ浜松(静岡県浜松市)
    • Year and Date
      2017-03-29
  • [Presentation] Human circulation model using a human ventricular myocyte model2017

    • Author(s)
      Hiromasa Utaki, Yukiko Himeno, Akinori Noma, Akira Amano
    • Organizer
      第94回日本生理学会大会
    • Place of Presentation
      アクトシティ浜松(静岡県浜松市)
    • Year and Date
      2017-03-28
  • [Presentation] Biosimulation for integrative understanding of physiological functions of the body - a case study using a capillary model2017

    • Author(s)
      Himeno Y, Maeda A, Ikebuchi M, Amano A, Noma A
    • Organizer
      第94回日本生理学会大会
    • Place of Presentation
      アクトシティ浜松(静岡県浜松市)
    • Year and Date
      2017-03-27 – 2017-03-29
  • [Presentation] Simulation of cardiac excitation propagation and the circulatory dynamics2016

    • Author(s)
      Akira AMANO, Hiromasa UTAKI, Kosuke TANIGUCHI and Yukiko HIMENO
    • Organizer
      NOLTA 2016
    • Place of Presentation
      湯河原(神奈川県湯河原町)
    • Year and Date
      2016-11-27
  • [Presentation] イオン濃度恒常性を考慮した杆体視細胞モデル2016

    • Author(s)
      伊藤さや,佐藤一真,姫野友紀子,竹田有加里,天野晃
    • Organizer
      Life Engineering シンポジウム
    • Place of Presentation
      大阪国際交流センター(大阪府大阪市)
    • Year and Date
      2016-11-05
  • [Presentation] 微小循環モデルにおける組織内間質液量およびタンパク質量の定常解計算法2016

    • Author(s)
      池淵昌幸,前田陽俊,姫野友紀子,野間昭典,天野晃
    • Organizer
      第109回近畿生理学談話会
    • Place of Presentation
      大阪市立大学(大阪府大阪市)
    • Year and Date
      2016-11-05
  • [Presentation] ヒトiPS由来心筋細胞の数理モデルの開発2016

    • Author(s)
      幸田茂也,山本菜月,糀谷泰彦,姫野友紀子,野間昭典,天野晃
    • Organizer
      第109回近畿生理学談話会
    • Place of Presentation
      大阪市立大学(大阪府大阪市)
    • Year and Date
      2016-11-05
  • [Presentation] 毛細血管体液交流数学モデルの組織コロイド浸透圧と静水圧2016

    • Author(s)
      前田陽俊,池淵昌幸,姫野友紀子,野間昭典,天野晃
    • Organizer
      第109回近畿生理学談話会
    • Place of Presentation
      大阪市立大学(大阪府大阪市)
    • Year and Date
      2016-11-05
  • [Presentation] 数理モデルを基盤とした循環生理学教育のための電子教材開発 (e-Heart project)2016

    • Author(s)
      野間昭典, 姫野友紀子、天野晃
    • Organizer
      第109回近畿生理学談話会
    • Place of Presentation
      大阪市立大学(大阪府大阪市)
    • Year and Date
      2016-11-05
  • [Presentation] Relation between Activation Time and Hemodynamics - Simulation Study with Hemodynamic Model Comprising Cardiac Tissue Model2016

    • Author(s)
      Kosuke Taniguchi, Hiromasa Utaki, Daichi Yamamoto, Yukiko HIMENO, Akira Amano
    • Organizer
      Cardiac Physiome Workshop
    • Place of Presentation
      Asan Medical Center, Seoul, Korea
    • Year and Date
      2016-08-24
  • [Presentation] Mathematical Analysis of NA-induced Automaticity of the Rat Pulmonary Vein Cardiomyocyte2016

    • Author(s)
      Shohei Umehara, Yukiko Himeno, Kyoichi Ono, Akinori Noma, Akira Amano
    • Organizer
      Cardiac Physiome Workshop
    • Place of Presentation
      Asan Medical Center, Seoul, Korea
    • Year and Date
      2016-08-24
  • [Presentation] A Human Ventricular Excitation-Contraction Coupling Model2016

    • Author(s)
      Yukiko Himeno, Trevor Powell, Akira Amano, Akinori Noma
    • Organizer
      Cardiac Physiome Workshop
    • Place of Presentation
      Asan Medical Center, Seoul, Korea
    • Year and Date
      2016-08-24
  • [Presentation] 細胞レベルで生体機能を理解するための数理モデルについて2016

    • Author(s)
      姫野友紀子
    • Organizer
      第55回生体医工学会大会
    • Place of Presentation
      富山国際会議場(富山県富山市)
    • Year and Date
      2016-04-28
  • [Presentation] 微小な毛細血管血圧変化が組織液量と組織内タンパク質量に及ぼす影響の解析:シミュレーションによる解析2016

    • Author(s)
      池淵昌幸,姫野友紀子,野間昭典,天野晃
    • Organizer
      第55回生体医工学会大会
    • Place of Presentation
      富山国際会議場(富山県富山市)
    • Year and Date
      2016-04-28
  • [Book] 心筋細胞フィジオーム理解のための電子教科書“e-Heart”2017

    • Author(s)
      野間昭典、天野晃、竹内綾子、竹田有加里、車采映、姫野友紀子、松岡達、吉元英一、Trevor Powell
    • Total Pages
      DVD1刷
    • Publisher
      丸善雄松堂
  • [Funded Workshop] Cardiac Physiome Workshop 20162016

    • Place of Presentation
      Asan Medical Center, Seoul, Korea
    • Year and Date
      2016-08-24 – 2016-08-26

URL: 

Published: 2018-01-16  

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