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2013 Fiscal Year Final Research Report

Development of molecular imaging technologies for the early diagnosis of heart disease

Research Project

  • PDF
Project/Area Number 23650274
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Biomedical engineering/Biological material science
Research InstitutionJikei University School of Medicine

Principal Investigator

FUKUDA Norio  東京慈恵会医科大学, 医学部, 准教授 (30301534)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) TERUI Takako   (10366247)
KOBIRUMAKI-SHIMOZAWA Fuyu  東京慈恵会医科大学, 医学部, 助教 (40548905)
Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha) KURIHARA Satoshi  東京慈恵会医科大学, 医学部, 教授 (90057026)
OHTSUKI Iwao  東京慈恵会医科大学, 医学部, 教授 (70009992)
ISHIWATA Shin'ichi  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (10130866)
HIGUCHI Hideo  東京大学, 理学系研究科, 教授 (90165093)
Project Period (FY) 2011 – 2013
Keywords生体情報・計測 / 医用画像・バイオイメージング / ナノバイオシステム / 筋肉生理学 / 分子心臓学 / バイオイメージング / 生物物理学
Research Abstract

We developed high-resolution cardiac imaging systems both in cells and in vivo.
First, by using quantum dots (QDs), we measured the length of a single sarcomere in isolated rat cardiomyocytes. QDs provided a quantitative measurement of sarcomere length. Second, we measured sarcomere length in AcGFP-expressing rat neonatal cardiomyocytes(precision, 3 nm). Neonatal myocytes exhibited spontaneous sarcomeric oscillations, and the waveform properties were indistinguishable from those obtained in electric field stimulation. Third, we conducted Ca imaging in the isolated mouse heart. Ca waves/transients became synchronized by electric stimulation. Forth, by using the adenovirus vector system, we developed an experimental system allowing for the real-time imaging of sarcomeric motions in ventricular myocytes in the anesthetized mouse (precision,20 nm). These molecular imaging technologies will be useful for the development of a novel diagnostic device for heart disease in future studies.

  • Research Products

    (36 results)

All 2014 2013 2012 2011

All Journal Article (5 results) Presentation (31 results)

  • [Journal Article] Cardiac thin filament regulation and the Frank-Starling mechanism2014

    • Author(s)
      Kobirumaki-Shimozawa F, Inoue T, Shintani SA, Oyama K, Terui T, Minamisawa S, Ishiwata S, Fukuda N
    • Journal Title

      J Physiol Sci

  • [Journal Article] Sarcomere length nanometry in rat neonatal cardiomyocytes expressed with α-actinin-AcGFP in Z-discs2014

    • Author(s)
      Shintani S, Oyama K, Kobirumaki-Shimozawa F, Ohki T, Ishiwata S, Fukuda N
    • Journal Title

      J Gen Physiol

      Volume: 143 Pages: 513-524

  • [Journal Article] Depressed Frank-Starling mechanism in the left ventricular muscle of the knock-in mouse model of dilated cardiomyopathy with troponin T deletion mutation ΔK2102013

    • Author(s)
      Inoue T, Kobirumaki-Shimozawa F, Kagemoto T, Fujii T, Terui T, Kusakari Y, Hongo K, Morimoto S, Ohtsuki I, Hashimoto K, Fukuda N
    • Journal Title

      J Mol Cell Cardiol

      Volume: 63 Pages: 69-78

  • [Journal Article] Sarcomere imaging by quantum dots for the study of cardiac muscle physiology2012

    • Author(s)
      Kobirumaki-Shimozawa F, Oyama K, Serizawa T, Mizuno A, Kagemoto T, Shimozawa T, Ishiwata S, Kurihara S, Fukuda N
    • Journal Title

      J Biomed Biotechnol

      Volume: 2012 Pages: 313814

  • [Journal Article] Real-time measurement of the length of a single sarcomere in rat ventricular myocytes : a novel analysis with quantum dots2011

    • Author(s)
      Serizawa T, Terui T, Kagemoto T, Mizuno A, Shimozawa T, Kobirumaki F, Ishiwata S, Kurihara S, Fukuda N
    • Journal Title

      Am J Physiol Cell Physiol

      Volume: 301 Pages: C1116-C1127

  • [Presentation] 局所熱パルス法を用いて細胞の温度感受性を解明する2014

    • Author(s)
      大山廣太郎 , 新谷正嶺, 伊藤秀城, 石井秀弥, 福田紀男, 鈴木 団, 石渡信一
    • Organizer
      日本生理学会
    • Place of Presentation
      鹿児島大学
    • Year and Date
      20140300
  • [Presentation] 高速ライブイメージングを用いたマウス in vivo 単一サルコメア計測2014

    • Author(s)
      小比類巻 生, 大山廣太郎, 広川恵里沙, 下澤東吾, 照井貴子, 南沢 享, 石渡信一, 福田紀男
    • Organizer
      日本生理学会
    • Place of Presentation
      鹿児島大学
    • Year and Date
      20140300
  • [Presentation] Yellow Cameleon-Nano を用いたラット幼若心筋細胞のサルコメア長とカルシウムの同時観測2014

    • Author(s)
      塚本精一, 大山廣太郎, 新谷正嶺, 小比類巻 生, 石渡信一, 福田紀男
    • Organizer
      日本生理学会
    • Place of Presentation
      鹿児島大学
    • Year and Date
      20140300
  • [Presentation] α-Actinin-AcGFP を Z 線に発現させた心筋細胞におけるサルコメア長のナノ精度計測系2014

    • Author(s)
      新谷正嶺, 大山廣太郎, 大木高志, 石渡信一, 福田紀男
    • Organizer
      日本生理学会
    • Place of Presentation
      鹿児島大学
    • Year and Date
      20140300
  • [Presentation] ストレスファイバー様構造を形成したラット幼若心筋細胞のサルコメア動態の解析2014

    • Author(s)
      藤井輝之, 新谷正嶺, 塚本精一, 石渡信一, 福田紀男 , 南沢 享
    • Organizer
      日本生理学会
    • Place of Presentation
      鹿児島大学
    • Year and Date
      20140300
  • [Presentation] THERMAL ACTIV A TION OF CARDIAC THIN FILAMENTS INDUCES CONTRACTION WITHOUT INTRACELLULAR CA^<2+> CHANGES : STUDIES WITH CARDIOMYOCYTES AND AN IN V ITRO MOTILITY ASSAY2014

    • Author(s)
      Kotaro Oyama, Shuya Ishii, Tomomi Arai, Seine A. Shintani, Hideki Itoh, Norio Fukuda, Madoka Suzuki, Shin'ichi Ishiwat
    • Organizer
      米国生物物理学会
    • Place of Presentation
      San Francisco
    • Year and Date
      20140200
  • [Presentation] SIMUL TANEOUS IMAGING OF LOCAL CALCIUM AND SINGLE SARCOMERE LENGTH IN RA T NEONA TAL CARDIOMYOCYTES VIA EXPRESSION OF CAMELEON-NANO IN Z-DISCS2014

    • Author(s)
      Seiichi Tsukamoto, Kotaro Oyama, Seine A. Shintani, Norio Fukuda, Shin'ichi Ishiwata
    • Organizer
      米国生物物理学会
    • Place of Presentation
      San Francisco
    • Year and Date
      20140200
  • [Presentation] SARCOMERE LENGTH NANOMETRY IN CARDIOMYOCYTES EXPRESSEDWITHα-ACTININ-ACGFP IN Z-DISCS2014

    • Author(s)
      Seine A. Shintani, Kotaro Oyama, Takashi Ohki, Shin'ichi Ishiwata, Norio Fukuda
    • Organizer
      米国生物物理学会
    • Place of Presentation
      San Francisco
    • Year and Date
      20140200
  • [Presentation] REAL-TIME IMAGING OF SARCOMERE DYNAMICS IN THE MOUSE HEART IN V IV O2014

    • Author(s)
      Fuyu Kobirumaki-Shimozawa, Kotaro Oyama, Akari Mizuno, Takako Terui, Togo Shimozawa, Takashi Ohki, Shin'ichi Ishiwata, Norio Fukuda
    • Organizer
      米国生物物理学会
    • Place of Presentation
      San Francisco
    • Year and Date
      20140200
  • [Presentation] Real-time imaging of single sarcomeres in the mouse heart in vivo2014

    • Author(s)
      Norio Fukuda
    • Organizer
      International Symposium on Nanomedicine Molecular Science
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      20140000
  • [Presentation] In vivo ナノイメージングによる心筋収縮機構の解析2013

    • Author(s)
      福田紀男
    • Organizer
      日本バイオマテリアル学会
    • Place of Presentation
      東京都・タワーホール船堀
    • Year and Date
      20131100
  • [Presentation] Real-time imaging of single sarcomeres in the mouse heart in vivo2013

    • Author(s)
      福田紀男
    • Organizer
      ナノメディシン分子科学国際シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      20131000
  • [Presentation] High-resolution analysis of sarcomeric auto-oscillations in rat neonatal cardiomyocytes2013

    • Author(s)
      Seine A. Shintani, Kotaro Oyama, Shin'ichi Ishiwata, Norio Fukuda
    • Organizer
      日本生物物理学会
    • Place of Presentation
      国立京都国際会館
    • Year and Date
      20131000
  • [Presentation] Simultaneous imaging of intracellular Ca^<2+> and sarcomere length in neonatal cardiomyocytes via expression of cameleon-Nano in Z-discs2013

    • Author(s)
      Seiichi Tsukamoto, Kotaro Oyama, Seine Shintani, Fuyu Kobirumaki , Shin'ichi Ishiwata, Norio Fukuda
    • Organizer
      日本生物物理学会
    • Place of Presentation
      国立京都国際会館
    • Year and Date
      20131000
  • [Presentation] Real-time high-resolution cardiac imaging in vivo2013

    • Author(s)
      Fuyu Kobirumaki-Shimozawa, Kotaro Oyama , Seine A. Shintani, Erisa Hirokawa, Togo Shimozawa, Takako Terui, Shin'ichi Ishiwata, Norio Fukuda
    • Organizer
      日本生物物理学会
    • Place of Presentation
      国立京都国際会館
    • Year and Date
      20131000
  • [Presentation] 高精度分子イメージングによる心筋収縮機序解明2013

    • Author(s)
      福田紀男
    • Organizer
      高精度分子イメージングで拓く医学新領域
    • Place of Presentation
      東京医科歯科大学
    • Year and Date
      20130600
  • [Presentation] 生きたマウスの心臓における単一サルコメア長解析2013

    • Author(s)
      小比類巻 生, 大山廣太郎, 照井貴子, 水野紅理, 影本達也, 下澤東吾, 石渡信一, 福田紀男
    • Organizer
      ナノ学会
    • Place of Presentation
      東京工業大学
    • Year and Date
      20130600
  • [Presentation] nm 精度のサルコメア収縮動態イメージングによる新規実験系の構築2013

    • Author(s)
      新谷正嶺, 大山廣太郎, 大木高志, 石渡信一, 福田紀男
    • Organizer
      ナノ学会
    • Place of Presentation
      東京工業大学
    • Year and Date
      20130600
  • [Presentation] 高精度分子イメージングを用いた in vivo 心収縮メカニズムの解析2013

    • Author(s)
      福田紀男
    • Organizer
      第21回JSPPPEC ミーティング
    • Place of Presentation
      東京慈恵会医科大学
    • Year and Date
      20130500
  • [Presentation] Nano-imaging of sarcomeres in the heart in vivo -Basis for Cardiac Nanophysiology and Nanomedicine2013

    • Author(s)
      福田紀男
    • Organizer
      台湾-日本ナノメディシン研究会
    • Place of Presentation
      台北
    • Year and Date
      20130100
  • [Presentation] Real-time measurement of sarcomere length in the mouse heart in vivo by using α-actinin-GFP2012

    • Author(s)
      Akari Mizuno, Fuyu Kobirumaki-Shimozawa, Kotaro Oyama, Takako Terui, Erisa Hirokawa, Togo Shimozawa, Shin'ichi Ishiwata, Norio Fukuda
    • Organizer
      日本生物物理学会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      20120900
  • [Presentation] The effects of disease and aging on human myocardial SPOC2012

    • Author(s)
      Tatsuya Kagemoto, Mitsunori Yamane, Cristobal G . Dos Remedios, Norio Fukuda, Shin'ichi Ishiwata
    • Organizer
      日本生物物理学会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      20120900
  • [Presentation] Ca^<2+> -independent on-off regulation of a cardiomyocyte by microscopic heat pulses2012

    • Author(s)
      Kotaro Oyama, Akari Mizuno, Seine Shintani, Hideki Itoh, Takahiro Serizawa, Norio Fukuda, Madoka Suzuki, Shin'ichi Ishiwawta
    • Organizer
      日本生物物理学会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      20120900
  • [Presentation]2012

    • Author(s)
      Seine Shintani, Kotaro Oyama, Norio Fukuda, Shin'ichi Ishiwata
    • Organizer
      日本生物物理学会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      20120900
  • [Presentation] 心筋の収縮機構に関する最近の知見について-ナノとマクロの融合2012

    • Author(s)
      福田紀男
    • Organizer
      心筋会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学
    • Year and Date
      20120700
  • [Presentation] 心筋サルコメアイメージングの試み2012

    • Author(s)
      照井貴子, 小比類巻 生, 水野紅理, 影本達也, 石渡信一, 栗原 敏, 福田紀男
    • Organizer
      日本生理学会
    • Place of Presentation
      信州大学
    • Year and Date
      20120300
  • [Presentation] 幼若ラット心筋細胞におけるサルコメア自励振動(SPOC)特性と電気刺激応答拍動位の関係性2012

    • Author(s)
      新谷正嶺, 山根光智, 大山廣太郎, 栗原 敏, 石渡信一, 福田紀男
    • Organizer
      日本生理学会
    • Place of Presentation
      信州大学
    • Year and Date
      20120300
  • [Presentation] 局所熱パルスはカルシウム濃度上昇を伴わずに心筋細胞の収縮を誘発する2012

    • Author(s)
      大山廣太郎, 水野紅里, 新谷正嶺, 伊藤秀樹, 芹澤隆博, 福田紀男, 鈴木 団, 石渡信一
    • Organizer
      日本生理学会
    • Place of Presentation
      信州大学
    • Year and Date
      20120300
  • [Presentation] スキンド標本を用いた拡張型心筋症マウスにおける筋長効果減弱のメカニズム2012

    • Author(s)
      井上天宏, 草刈洋一郎, 本郷賢一, 森本幸生, 大槻磐男, 栗原 敏, 福田紀男
    • Organizer
      日本生理学会
    • Place of Presentation
      信州大学
    • Year and Date
      20120300
  • [Presentation] 量子ドットを利用した心筋の拍動解析2011

    • Author(s)
      福田紀男, 芹澤隆博, 照井貴子, 下澤東吾, 小比類巻 生, 影本達也, 石渡信一, 栗原 敏
    • Organizer
      ナノ学会
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      20110600
  • [Presentation] α-Actinin-GFP を用いたアダルト心筋細胞のサルコメア長計測-Actinin-GFP を用いたアダルト心筋細胞のサルコメア長計測2011

    • Author(s)
      小比類巻 生, 照井貴子, 水野紅里, 影本達也, 下澤東吾, 石渡信一, 栗原 敏, 福田紀男
    • Organizer
      ナノ学会
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      20110600

URL: 

Published: 2015-06-25  

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