2014 Fiscal Year Annual Research Report
心筋細胞実形状を用いた統合解析による微細構造や機能分子が収縮に与える影響の解明
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25882010
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
波田野 明日可 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20707202)
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| Project Period (FY) |
2013-08-30 – 2015-03-31
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| Keywords | 心筋細胞 / 収縮 / マルチフィジックス解析 / 三相理論 / 有限要素法 / ミトコンドリア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
心筋細胞の収縮においては，生化学現象，電気現象，および力学現象が複雑に相互作用する．現在，各現象を担う機能分子や微細構造に関する膨大な知見が蓄積されている一方，それらの相互作用を考慮した収縮メカニズムの統合的理解はいまだ不十分であるため，心筋細胞の統合シミュレーションの重要性が高まっている．しかし，生化学・電気・力学の全てを統合したモデルは確立されているとはいえない．本研究ではこれまでに申請者らが構築した電気・生理・代謝統合解析モデルに三相理論を適用して高度化し，高い空間解像度で微細構造再現し，局所的な濃度場・電位場・応力場を高い空間解像度で表現することを大きな目的としていた．
平成26年度には，昨年度に共同研究先の協力により得られた細胞の詳細な形状データを基に，心筋細胞より半筋節長・1/4断面のモデルを作成し，生化学現象・電気現象・力学現象を統合したマルチフィジックス解析を実現した．形状には横行小管の形状のばらつき，ミトコンドリアの配置のばらつきを考慮し，その位置が筋収縮へ与える影響について考察を行った．また，三相理論による電位分布や流体現象の解析により，横行小管内の脱分極時の電位分布や収縮に伴う横行小管内の流体運動について検討した．これらの結果についてまとめた論文は現在投稿中である．
加えて，統合モデルを用い，現在議論となっている筋原線維間に存在するミトコンドリアと細胞膜直下に存在するミトコンドリアで性質や役割の違いについて解析を用いた検討を行った．この成果についてまとめた論文はBiophysical Journalに掲載が決定している．
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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