2021 Fiscal Year Research-status Report
哺乳類と異なる戦略で優れた心機能を発揮する鳥類に学ぶ革新的心不全治療の創出
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19K22962
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
氏原 嘉洋 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80610021)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
毛利 聡 川崎医科大学, 医学部, 教授 (00294413)
中村 匡徳 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20448046)
西辻 光希 沖縄科学技術大学院大学, マリンゲノミックスユニット, スタッフサイエンティスト (60770823)
花島 章 川崎医科大学, 医学部, 講師 (70572981)
橋本 謙 川崎医科大学, 医学部, 准教授 (80341080)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2023-03-31
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| Keywords | ウズラ / 心筋細胞 / 鳥類 / カルシウム / 筋小胞体 / 心臓 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度に引き続き，鳥類のウズラと哺乳類のラットから単離した心筋細胞のカルシウムトランジェントを計測し，データ数を増やして両者の特徴を比較した．Fura-2 AMを取り込ませた心筋細胞を電気刺激することでカルシウムトランジェントを惹起し，細胞全体のFura-2の蛍光輝度比の経時変化を計測した．ラットの輝度比は，急激に上昇してピークに到達するとすぐに低下し始めた．一方，ウズラの輝度比は，急激に上昇した後に，ピーク付近で一定になる時間があった．一旦低下し始めると，迅速に元の輝度比まで回復した．輝度比の上昇時間に関しては，ラットの方がウズラよりも有意に短かった．一方，下降時間に関しては，ウズラの方がラットよりも短かった．輝度比が上昇を開始してから元の輝度比まで戻るまでの時間は，ウズラの方がラットよりも短かった．以上のことから，ウズラの心筋細胞は，ラットよりも優れたカルシウム排出能力を有することで，収縮・弛緩に必要なカルシウム濃度変化を迅速に行っていることが示唆された．続いて，細胞質からのカルシウム排出機構の一つである筋小胞体カルシウムポンプ（SERCA)の機能をウズラとラットで阻害したところ，両者の輝度比下降時間は同程度にまで延長された．さらに，Fluo-5N AMを用いて，SERCAによってカルシウムが筋小胞体に取り込まれるスピードをウズラとラットの心筋細胞で比較したところ，ウズラの方が顕著に速かった．以上のことから，ウズラの心筋細胞は，SERCAによるカルシウム排出能力を向上させることで，迅速なカルシウムトランジェントを実現していることが示唆された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
コロナウイルス対策のため，他大学への出張をすべて取りやめざるを得なかった．予定通りに実験を遂行できなかったため，研究の進捗はやや遅れている．
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| Strategy for Future Research Activity |
鳥類の心筋細胞がカルシウム濃度を迅速に変化させるメカニズムの一端を明らかにしたが，今後は時空間分布を詳細に解析することで，さらにメカニズムの全容解明に迫りたいと考えている．鳥類と哺乳類の心筋細胞のカルシウム濃度管理能力を比較するための試薬として，主にFura-2を用いてきた．Fura-2は異なる細胞間のカルシウム濃度変化の比較には適した試薬であるが，試薬の特性上，時間分解能が低く，速いカルシウム濃度変化を計測するのには向いていない．細胞内のカルシウム濃度変化の時空間分布を明らかにするために，Fluo-8やFura-4Fなどの試薬の使用を検討している．
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| Causes of Carryover |
コロナウイルス感染症流行によって，2年間に亘って研究活動が制限された影響が蓄積されている．研究活動の遅延により消耗品の購入を一部見送るとともに，他研究機関での実験や学会発表の参加を見合わせたために，旅費や学会参加費に未使用分が生じた．論文の投稿が遅れたために，論文掲載に関わる費用も一部残っている．当初の研究計画を遂行するため，未購入の消耗品の購入や論文の掲載に関わる経費として使用する予定である．
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