• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

生物学的ペースメーカ細胞創成を目指した心筋細胞数理モデルの分岐解析・非線形解析

研究課題

研究課題/領域番号 15K00337
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 ソフトコンピューティング
研究機関京都大学

研究代表者

土居 伸二  京都大学, 工学研究科, 教授 (50217600)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード心臓ペースメーカ / Hodgkin-Huxley型心筋細胞モデル / 非線形振動 / 分岐解析 / 濃度変数 / Hodgkin-Huxley型数理モデル / 双安定性 / 心臓ペースメーカ細胞 / 洞房結節 / イオンチャネル / 心室筋細胞モデル
研究成果の概要

人工の電子機器による心臓ペースメーカに替わる治療法として,通常はペースメーカとして働かない(ペースメーカ細胞以外の)心筋細胞に遺伝子操作を施すことでペースメーカ細胞を作成する方法が注目を集めている.近年の生物学的ペースメーカ工学研究によると,心室筋細胞の細胞膜を横切って流れるイオン電流を修正することで生物学的ペースメーカ細胞作成の可能性があることが示されている.本研究では,いくつかのヒト心筋細胞数理モデルを用いて様々なイオン電流に関する分岐解析を行うことで,生物学的ペースメーカ細胞を作成する効果的な方法を詳細に検討した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

心臓ペースメーカ細胞(洞房結節細胞)に異常が生じた場合の治療法として,現在用いられている人工的なペースメーカ(電子機器)を埋め込む方法は,大がかりな手術が必要なこと,手術に伴う感染症,人工ペースメーカの耐久性・外部電磁波による干渉など,種々の問題が伴うが,生物学的ペースメーカを容易に作成できるようになれば,これらの問題が解決される可能性がある.本研究では,数理モデルを用いて,このような生物学的ペースメーカ作成方法を探ったものであり,実験的に作成することに繋がれば,社会的意義は大きい.

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (17件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 9件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Hodgkin-Huxley型ヒト心房筋細胞モデルの解析:イオン濃度変数の扱いに注目して2019

    • 著者名/発表者名
      猪師陸太郎, 土居伸二
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: NLP2018-97 ページ: 5-10

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] On the treatment of ionic concentration variables in a Hodgkin--Huxley-type model of human atrial myocytes2018

    • 著者名/発表者名
      Rikutaro Inoshi, Shinji Doi
    • 雑誌名

      Proc. of 2018 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications

      巻: - ページ: 300-303

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 膵α,βおよびδ細胞の傍分泌メカニズム解明のための膵島細胞の電気生理に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤亜以子,土居伸二
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: NLP2017 ページ: 51-56

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] イオン濃度を変数として含むヒト心房筋細胞モデルの分岐解析に関する検討2017

    • 著者名/発表者名
      猪師陸太郎,土居伸二
    • 雑誌名

      第27回日本数理生物学会年会要旨集

      巻: 1 ページ: 175-175

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 膵島細胞の傍分泌メカニズム解明を目指した膵αおよびδ細胞モデルの解析2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤亜以子,土居伸二
    • 雑誌名

      第27回日本数理生物学会年会要旨集

      巻: 1 ページ: 174-174

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] イオン濃度を変数として含むヒト心房筋細胞モデルの解析2017

    • 著者名/発表者名
      猪師陸太郎,土居伸二
    • 雑誌名

      2017年電子情報通信学会 NOLTAソサイエティ大会講演論文集

      巻: 1 ページ: 24-24

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Bifurcation analysis of a human ventricular myocyte model for biological pacemaker engineering2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshiki Ogawa, Shinji Doi
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA), IEICE

      巻: 7 ページ: 176-189

    • NAID

      130005142583

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書 2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Oscillations, bistabilities and bifurcations in a cardiac pacemaker cell model2016

    • 著者名/発表者名
      Takumi Nagai, Shinji Doi
    • 雑誌名

      Proc. of NOLTA2016

      巻: 1 ページ: 318-321

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 心臓ペースメーカ細胞モデルの双安定性について(II)2016

    • 著者名/発表者名
      永井拓未, 土居伸二
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: NLP2016 ページ: 15-20

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] グルカゴン分泌を調整する膵α細胞モデルの解析2016

    • 著者名/発表者名
      伊藤亜以子, 土居伸二
    • 雑誌名

      電子情報通信学会2016ソサイエティ大会講演論文集

      巻: 1 ページ: 249-249

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 心臓ペースメーカ細胞モデルの双安定性とモデル改良に関する検討2016

    • 著者名/発表者名
      永井拓未, 土居伸二
    • 雑誌名

      電子情報通信学会2016ソサイエティ大会講演論文集

      巻: 1 ページ: 248-248

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Importance of sufficient precision in stable dynamics for the numerical computation of canards in singularly perturbed systems2015

    • 著者名/発表者名
      Shinji Doi, Takahiro Kodama, Hiroki Oosaki
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA), IEICE

      巻: 1 ページ: 454-465

    • NAID

      130005102333

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Bifurcation analysis of human ventricular myocyte model and its quantitative evaluation towards the creation of biological pacemakers2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshiki Ogawa, Shinji Doi
    • 雑誌名

      Proc. of NOLTA2015 (2015 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications, Hong Kong, China, December 1-4, 2015)

      巻: 1 ページ: 373-376

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 生物学的ペースメーカ創成をめざしたヒト心房筋細胞モデルの分岐解析に関する一検討2015

    • 著者名/発表者名
      小川芳樹, 土居伸二
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: NLP2015-122 ページ: 17-22

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 心臓ペースメーカ細胞モデルの双安定性について2015

    • 著者名/発表者名
      永井拓未, 土居伸二
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: NLP2015-123 ページ: 93-98

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 細胞の異種性を考慮した心臓ペースメーカ細胞結合系モデルの解析2015

    • 著者名/発表者名
      永井拓未, 土居伸二
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: NLP2015-44 ページ: 31-36

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 過分極活性化電流を導入した心室筋細胞モデルの分岐解析による生物学的ペースメーカ作成法の検討2015

    • 著者名/発表者名
      小川芳樹, 土居伸二
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: NLP2014-125 ページ: 71-76

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 謝辞記載あり
  • [学会発表] 膵α,βおよびδ細胞の傍分泌メカニズム解明のための膵島細胞の電気生理に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤亜以子
    • 学会等名
      電子情報通信学会非線形問題研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] イオン濃度を変数として含むヒト心房筋細胞モデルの分岐解析に関する検討2017

    • 著者名/発表者名
      猪師陸太郎
    • 学会等名
      第27回日本数理生物学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 膵島細胞の傍分泌メカニズム解明を目指した膵αおよびδ細胞モデルの解析2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤亜以子
    • 学会等名
      第27回日本数理生物学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] イオン濃度を変数として含むヒト心房筋細胞モデルの解析2017

    • 著者名/発表者名
      猪師陸太郎
    • 学会等名
      2017年電子情報通信学会 NOLTAソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 心臓ペースメーカ細胞モデルの双安定性について(II)2016

    • 著者名/発表者名
      永井拓未
    • 学会等名
      電子情報通信学会非線形問題研究会
    • 発表場所
      中京大学 (愛知・名古屋)
    • 年月日
      2016-12-12
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Oscillations, bistabilities and bifurcations in a cardiac pacemaker cell model2016

    • 著者名/発表者名
      Takumi Nagai
    • 学会等名
      2016 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications
    • 発表場所
      New Welcity Yugawara (Shizuoka, Atami)
    • 年月日
      2016-11-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] グルカゴン分泌を調整する膵α細胞モデルの解析2016

    • 著者名/発表者名
      伊藤亜以子
    • 学会等名
      電子情報通信学会2016ソサイエティ大会
    • 発表場所
      北海道大学 (北海道・札幌)
    • 年月日
      2016-09-20
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 心臓ペースメーカ細胞モデルの双安定性とモデル改良に関する検討2016

    • 著者名/発表者名
      永井拓未
    • 学会等名
      電子情報通信学会2016ソサイエティ大会
    • 発表場所
      北海道大学 (北海道・札幌)
    • 年月日
      2016-09-20
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Bifurcation analysis of human ventricular myocyte model and its quantitative evaluation towards the creation of biological pacemakers2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshiki Ogawa
    • 学会等名
      2015 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
    • 発表場所
      Hong Kong (China)
    • 年月日
      2015-12-01
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 生物学的ペースメーカ創成をめざしたヒト心房筋細胞モデルの分岐解析に関する一検討2015

    • 著者名/発表者名
      小川芳樹
    • 学会等名
      電子情報通信学会 非線形問題研究会
    • 発表場所
      大濱信泉記念館 (沖縄県・石垣島市)
    • 年月日
      2015-10-31
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 心臓ペースメーカ細胞モデルの双安定性について2015

    • 著者名/発表者名
      永井拓未
    • 学会等名
      電子情報通信学会 非線形問題研究会
    • 発表場所
      大濱信泉記念館 (沖縄県・石垣島市)
    • 年月日
      2015-10-31
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 細胞の異種性を考慮した心臓ペースメーカ細胞結合系モデルの解析2015

    • 著者名/発表者名
      永井拓未
    • 学会等名
      電子情報通信学会 非線形問題研究会
    • 発表場所
      早稲田大学 (東京都・新宿区)
    • 年月日
      2015-06-11
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 心室筋細胞モデルにおいてイオン電流の変化によって発生するペースメーカ活動の定量的評価2015

    • 著者名/発表者名
      小川芳樹
    • 学会等名
      電子情報通信学会 非線形問題研究会
    • 発表場所
      早稲田大学 (東京都・新宿区)
    • 年月日
      2015-06-11
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi