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興奮性細胞の揺らぎのダイナミクス-単一細胞解析によるアプローチ

研究課題

研究課題/領域番号 19031010
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関福井大学

研究代表者

原田 崇広  福井大学, 大学院・工学研究科, 講師 (80432152)

研究期間 (年度) 2007 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2008年度)
配分額 *注記
8,700千円 (直接経費: 8,700千円)
2008年度: 4,500千円 (直接経費: 4,500千円)
2007年度: 4,200千円 (直接経費: 4,200千円)
キーワード生物物理 / 生体リズム / 単一細胞 / 揺らぎ / 計測工学 / 組織・細胞 / 自己組織化 / 生理学
研究概要

我々は前年度に, ラット新生仔より単離した培養心筋細胞の拍動タイミングの統計的性質を, 特にその長時間スケールでの振る舞いに着目して調べ, その結果, 拍動タイミングにべき的な長時間相関が見られることを発見した. 本年度は, 単一細胞レベルでの自発的拍動タイミングの統計的性質についての特徴付けを進め, さらにべき的長時間相関が生じるメカニズムを探った. その結果, 拍動タイミングのべき的長時間相関およびマルチフラクタル性は, 細胞の結合数などに依存せずに一般的に見られる性質であることが分かった(Biophysical Journalに論文発表). その後, 温度などの培養条件や, 細胞の種類を変えて同様の実験を行ったところ, 長時間スケールにおける統計的性質はほぼ不変に保たれることが明らかになった. 以上の事より, 長時間スケールのべき的相関は幅広い条件下で見られる頑強な性質であることが明らかになった(T. Yokogawa and T. Harada, 論文投稿中).
以上の研究に加えて, 拍動タイミングのべき的長時間相関が発生するメカニズムを明らかにするため, 薬剤処理の効果の検討, および細胞内因子の可視化を進めた. その結果, タンパク質合成阻害剤の存在下では, ゆらぎの長時間相関が失われることが明らかになり, 拍動という細胞機能の揺らぎが遺伝子発現の揺らぎと関係していることが分かった. さらに, 細胞の代謝状態の揺らぎを調べるために, 細胞内ATP濃度の可視化を行い, 細胞の代謝状態をある程度モニターできることを確認できた. 今後こうした手法を用いて, 細胞機能と遺伝子発現状態や代謝状態との関連を探る.

報告書

(2件)
  • 2008 実績報告書
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2009 2008 2007

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (10件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Singular behavior of slow dynamics of single excitable cells2009

    • 著者名/発表者名
      T. Harada, T. Yokogawa, T. Miyaguchi, H. Kori
    • 雑誌名

      Biophysical Journal 96

      ページ: 255-267

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 細胞機能の遅いダイナミクス2009

    • 著者名/発表者名
      原田崇広
    • 学会等名
      定量生物学の会 : 第1回年会
    • 発表場所
      東京大学産業科学研究所東京
    • 年月日
      2009-01-12
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 細胞機能の遅いダイナミクス2009

    • 著者名/発表者名
      原田崇広
    • 学会等名
      特定領域研究「ソフトマター物理」第3回領域研究会
    • 発表場所
      九州大学西新プラザ福岡
    • 年月日
      2009-01-08
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 単一興奮性細胞の遅い揺らぎのダイナミクス2008

    • 著者名/発表者名
      原田崇広, 横川知美, 宮口智成, 郡宏
    • 学会等名
      日本生物物理学会, 第46回年会
    • 発表場所
      福岡国際会議場福岡
    • 年月日
      2008-12-04
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 心房筋および洞房結節細胞の拍動数に見られる揺らぎの性質2008

    • 著者名/発表者名
      横川知美, 原田崇広
    • 学会等名
      日本生物物理学会, 第46回年会
    • 発表場所
      福岡国際会議場福岡
    • 年月日
      2008-12-04
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 心筋細胞の自発的拍動に見られる遅いダイナミクス2008

    • 著者名/発表者名
      原田崇広, 横川知美, 宮口智成, 郡宏
    • 学会等名
      日本物理学会2008年秋季大会
    • 発表場所
      岩手大学, 岩手
    • 年月日
      2008-09-21
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Long-term correlation of the beat rate of single cardiac muscle cells2008

    • 著者名/発表者名
      T. Harada, T. Yokogawa, T. Miyaguchi, H. Kori
    • 学会等名
      The second annual q-bio conference on cellular information processing
    • 発表場所
      Santa Fe, USA
    • 年月日
      2008-08-08
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Long-term correlation in the beat rate of single cardiac muscle cells2008

    • 著者名/発表者名
      T Harada, T. Yokogawa, T. Miyaguchi, H. Kori
    • 学会等名
      The international symposium of nonequilibrium softmatter
    • 発表場所
      Kyoto University, Kyoto
    • 年月日
      2008-06-04
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 心拍にみられる1/fゆらぎの単一細胞解析2007

    • 著者名/発表者名
      横川知美
    • 学会等名
      第45回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      横浜市、神奈川県
    • 年月日
      2007-12-21
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 単一心筋細胞の拍動揺らぎにおけるべき的相関のメカニズム2007

    • 著者名/発表者名
      原田崇広
    • 学会等名
      日本物理学会 第62回年次大会
    • 発表場所
      札幌市、北海道
    • 年月日
      2007-09-24
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Intermittent fluctuations in a single cardiac cells2007

    • 著者名/発表者名
      T. Harada and T. Yokogawa
    • 学会等名
      IUPAP International Conference on Statistical Physics, STATPHYS 23
    • 発表場所
      Geneva, Italy
    • 年月日
      2007-07-10
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [図書] Human and artificial intelligent systems2008

    • 著者名/発表者名
      T. Harada
    • 出版者
      Sankeisha(三啓社)
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書

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公開日: 2007-04-01   更新日: 2018-03-28  

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