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2012 Fiscal Year Research-status Report

ヒトiPS由来心筋細胞を利用したヒト洞房結節細胞ペースメーカー機転の研究

Research Project

Project/Area Number 24650260
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

竹内 綾子  京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (00378704)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
KeywordsiPS細胞 / ペースメーカー / 数理モデル解析
Research Abstract

本研究では、iPS細胞由来心筋細胞を用いた細胞生物学実験と数理モデル解析によって、ヒト心臓ペースメーカー機転を明らかにすることを目的とし、平成24年度は以下の検討を行った。
洞房結節細胞のペースメーカー機転としては、古くから提唱される「membrane clock」仮説と、比較的新しい「Ca clock」仮説があり、いまだ議論の的となっている。自動能をもつ拍動培養心筋細胞HL-1では、ミトコンドリアNa-Ca交換機転(NCLX)がCa clockを修飾することによって、自動能形成に寄与することを明らかにした。現在この成果をまとめ、論文を投稿中である。
洞房結節細胞の自動能発生におけるNCLXの寄与を明らかにするために、細胞の自発興奮がmembrane clockで駆動されるHimeno model (Am J Physiol 2008)とCa clockで駆動されるMaltsev & Lakatta model (Am J Physiol 2009)の2つの数理モデルをプロトタイプとして選択し、新たにミトコンドリアCa動態に関するコンポーネントを実装した。これらのモデルを用いてNCLXの抑制シミュレーションを行ったところ、自発興奮の間隔はmembrane clock modelでは短縮、Ca clock modelでは延長と、正反対の結果をもたらすこと、すなわちNCLXの寄与はmechanism依存性であることを見出した。この成果を学会発表した。
iPS細胞由来ヒト心筋細胞の電気生理学的解析、蛍光色素を用いた細胞内Ca動態の解析は現在進行中である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

今年度は、遺伝子操作が簡便な拍動培養心筋細胞HL-1を用いた細胞生物学実験並びに数理モデル解析により、心筋細胞自動能発生機序に関する基本動作原理を得ることができた。iPS細胞由来ヒト心筋細胞の細胞生物学実験がやや遅れているが、安定培養システム、測定システムは既に稼働中であり、現在解析を進めているところであるため、「おおむね順調に進展している」と評価する。

Strategy for Future Research Activity

iPS細胞由来ヒト心筋細胞の細胞生物学実験がやや遅れているが、次年度には完了することができると考える。現時点では研究計画の変更はしない。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

実験のための試薬や消耗品、シミュレーション解析用のコンピュータの購入に使う予定である。

  • Research Products

    (13 results)

All 2013 2012

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (11 results) (of which Invited: 1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Mitochondria Na+-Ca2+ exchange in cardiomyocytes and lymphocytes2013

    • Author(s)
      Kim B
    • Journal Title

      Advances in Experimental Medicine and Biology

      Volume: 961 Pages: 193-201

    • DOI

      10.1007/978-1-4614-4756-6_16

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Mitochondrial NCX controls directional migration of B lymphocyte2013

    • Author(s)
      Kim B
    • Organizer
      第90回日本生理学会大会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      20130327-20130329
  • [Presentation] Theoretical analysis of mitochondrial NCX(NCLX)!mediated regulation of cardiac automaticity2013

    • Author(s)
      Takeuchi A
    • Organizer
      第90回日本生理学会大会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      20130327-20130327
  • [Presentation] Role of mitochondrial NCX on CXCL12-induced chemotaxis in A20 B lymphocytes2013

    • Author(s)
      Kim B
    • Organizer
      57th Biophysical Society Annual Meeting
    • Place of Presentation
      フィラデルフィア
    • Year and Date
      20130203-20130203
  • [Presentation] Prolongation of beating rate caused by reduction of NCLX, a mitochondrial Na+-Ca2+ exchanger, in HL-1 cardiomyocytes2013

    • Author(s)
      Takeuchi A
    • Organizer
      57th Biophysical Society Annual Meeting
    • Place of Presentation
      フィラデルフィア
    • Year and Date
      20130203-20130203
  • [Presentation] Inhibition of a mitochondrial Na+-Ca2+ exchanger, NCLX, slows beating rate of cardiomyocyte2012

    • Author(s)
      Takeuchi A
    • Organizer
      第6回次世代を担う若手医療薬科学シンポジウム
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      20121123-20121124
  • [Presentation] 拍動培養心筋細胞HL-1におけるミトコンドリアNa+-Ca2+交換輸送体NCLXの役割2012

    • Author(s)
      竹内綾子
    • Organizer
      生理学研究所研究会
    • Place of Presentation
      岡崎
    • Year and Date
      20121121-20121121
    • Invited
  • [Presentation] Mechanisms underlying NCLX reduction-mediated slowing of cardiomyocyte beating rate2012

    • Author(s)
      Takeuchi A
    • Organizer
      Cardiac Physiome Workshop
    • Place of Presentation
      サンディエゴ
    • Year and Date
      20121031-20121102
  • [Presentation] Fine-Tuning of Cardiac Automaticity by Mitochondria Sodium-Calcium Exchange2012

    • Author(s)
      Matsuoka S
    • Organizer
      Cardiac Physiome Workshop
    • Place of Presentation
      サンディエゴ
    • Year and Date
      20121031-20121031
  • [Presentation] ミトコンドリアNa-Ca交換輸送体NCLXを介した心筋細胞自動能制御2012

    • Author(s)
      竹内綾子
    • Organizer
      第29回 日本心電学会学術集会
    • Place of Presentation
      千葉
    • Year and Date
      20121012-20121012
  • [Presentation] Regulation of “Ca clock”-mediated cardiac automaticity by mitochondrial NCX (NCLX)2012

    • Author(s)
      Takeuchi A
    • Organizer
      12th Symposium of the European Calcium Society
    • Place of Presentation
      トゥールーズ
    • Year and Date
      20120909-20120912
  • [Presentation] 心筋細胞の自動能発生におけるミトコンドリアNa+-Ca2+交換輸送体NCLXの役割2012

    • Author(s)
      竹内綾子
    • Organizer
      第7回トランスポーター研究会
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      20120609-20120610
  • [Book] Patch Clamp Techniques-From beginning to advanced protocols-. Chapter 14. Giant Patch and Macro Patch.2012

    • Author(s)
      Matsuoka S
    • Total Pages
      207-218
    • Publisher
      Springer Protocols

URL: 

Published: 2014-07-24  

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