| 研究課題/領域番号 |
18H03759
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分20:機械力学、ロボティクスおよびその関連分野
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| 研究機関 | 富山県立大学 (2019-2021)
東京大学 (2018) |
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研究代表者 |
下山 勲 富山県立大学, その他, 学長 (60154332)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
44,070千円 (直接経費: 33,900千円、間接経費: 10,170千円)
2021年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
2020年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
2019年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
2018年度: 16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
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| キーワード | MEMSセンサ / iPS細胞由来心筋細胞 / 拍動力学 / 伸展刺激 / フィードバック制御 / 心筋細胞 / フィードバック |
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| 研究成果の概要 |
MEMS力センサを用いて細胞の収縮を計測できるセンサシステムを構築し、ヒトiPS細胞由来の心筋細胞の拍動を計測した。このセンサシステムには、細胞に伸展刺激を与える機能が備わっており、センサ信号を用いて伸展量をフィードバック制御することができる。細胞の伸展量が大きいほど、拍動力が強くなることを実験的に示した。このことは、フランク・スターリング則が細胞レベルで成立することを意味する。フィードバック制御を利用して、心筋細胞に増力収縮および等尺収縮をさせることができた。また、低温になるほど拍動周期が長くなり、20℃前後で拍動が停止することを確認した。これは多くの哺乳動物の心臓に類似した性質である。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
心臓の機能や状態を調べるために、臓器レベルでも細胞レベルでも電気化学的なアプローチが一般的である。しかし、心臓の機能がポンプという力学的機能である以上、容積や圧力（細胞レベルでは長さや収縮力）の時間的変化やその温度依存性などを直接調べることも重要である。本研究で構築したセンサシステムはそうした実測を可能とし、フランク・スターリング則が細胞レベルでも成り立つことや、20℃で心停止する現象が細胞由来であることを実証した。このセンサシステムと方法論は心筋細胞の力学的性質を直接計測することを可能とし、今後も心筋細胞の特性解明に貢献するものと期待される。
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