2014 Fiscal Year Research-status Report
脳アストロサイトにおけるカリウム緩衝機構と薬理作用のin silico研究
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25460331
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
村上 慎吾 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (40437314)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | アストロサイト / カリウム緩衝 / 水チャネル / 内向き整流性カリウムチャネル / 脳浮腫 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、脳を保護するためにアストロサイトが果たす重要な役割の一つである、細胞外カリウム濃度の過度の上昇を防ぐ「カリウム緩衝機構」の機序の解明と、脳卒中での細胞外カリウム濃度上昇を防止する脳梗塞急性期に用いる新規治療薬の機序の探索を目的とする。カリウム緩衝に関係しているイオンチャネルやトランスポーターのモデルを個別に構築の後に統合し、イオン輸送、イオン濃度、細胞体積の変化に対応するアストロサイトモデルをコンピュータ上で開発する。平成２６年度は、特に薬理的効果の検討と実験的検討に重点を置いて研究を推進した。まず、アストロサイトモデルをより実際のモデルに近づけるために、フローサイトメトリーによる実験を導入した。4週齢のラットよりアストロサイトを初代培養し、細胞外のカルシウム濃度を上昇させた時の細胞膨張を計測した。この計測により細胞外カリウム濃度の上昇に依存して、アストロサイトが膨張することが確認できた。さらに、細胞外カリウム濃度の上昇と同時にBumetanideを投入するとこの膨張をある程度抑えることができた。さらにフローサイトメトリ―により得られた細胞の表面積などの実験データをモデルにフィードバックすることでモデルの改良を行った後に、モデルによる薬理効果の予測を行い、実験結果と比較をした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初予定していたアストロサイトモデルによる薬理効果のモデル予想を行うことができた。さらに実験的な薬理効果の検討に着手することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２７年度は予定事項の残りであるアストロサイトモデルによるカリウム緩衝機構の検討を行う予定である。平成２６年度に改良されたアストロサイトモデルを用いることで、カリウム緩衝機構の機序を明らかにする。このモデルを用いる検討の利点に、実験ではできない様々な条件での詳細な検討が簡単にできるという点がある。さらに、アストロサイトモデルに実際の形状を導入やさらなる実験的な手法の導入などを試みることで、過剰なカリウムの吸収および血管への輸送までの検討を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
当初の計画では、平成２６年度においてはアストロサイトモデルによるカリウム緩衝機構の検討もしくは薬理効果の検討を行う予定であったが、実際には平成26年度においてより研究費の使用を抑えることができる薬理効果の検討を行うこととし、アストロサイトモデルによるカリウム緩衝機構の検討という研究費の負担が大きい部分は平成２７年度に行うこととした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成２７年度においては、計算量の増大による必要性に応じてワークステーション等の計算機の購入を行う予定である。また、計算機関連消耗品及び学内計算機（PCクラスター等）維持・使用にかかる費用にも使う。さらに、コンピュータソフト及びライセンス代にも使用する予定である。また、計算結果で得られた結論の確認のために実験で使用する試薬などの購入を予定している。そして、成果の発表のための学会参加のために費用にも使う予定である。
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