高温・温熱ストレスによる細胞の損傷・死滅様式の特性およびその現象論的数学モデル

• 研究課題/領域番号: 21360098
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 熱工学
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 石黒 博 九州工業大学, 大学院・生命体工学研究科, 教授 (30176177)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 19,500千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 4,500千円); 2011年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2010年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2009年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
• キーワード: 生体熱工学 / 高温ストレス / 温熱ストレス / 細胞損傷 / 死滅モード / 数学的モデル化 / モデル定数 / 温度依存性 / 細胞損傷・死滅 / 数学的モデル / 反応速度論的モデル

研究概要

生体熱工学の医療応用では、各種ストレスにより損傷を受け死滅する。当該プロセスや機器の設計・最適化のためには、細胞の死滅率や生存率を予測するための数学モデルが必要である。本研究では、ストレスによる細胞損傷・死滅の数学モデルの構築を目指す体系的研究の一環として、温熱ストレス(約42～45℃)と高温ストレス(45℃以上)を取り上げ、細胞損傷・死滅の特性を実験的に解明すると共に、その現象論的な検討に基づいて数学モデルを構築する。

研究成果

• [雑誌論文] Proposal of Reaction Kinetic Model for Cell Differentiation with Cell Growth, Proc (2012)
  • 著者名/発表者名: UEMURA, M. and ISHIGURO, H.
  • 雑誌名: of 2012 Summer Bioengineering Conference 巻: (CD-ROM)
  • 査読あり
• [雑誌論文] 未分化細胞の増殖を伴う分化の反応速度論的定式化による数学モデルの提案とその神経細胞への適用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 石黒博, 植村真
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集
  • NAID: 130002050778
  • 査読あり
• [雑誌論文] 細胞外凍結による細胞の損傷・死滅の数学モデルの提案と生存曲線の予測(反応速度論的モデル化の展開) (2012)
  • 著者名/発表者名: 石黒博, 他1名
  • 雑誌名: 第49回日本伝熱シンポジウム講演論文集 巻: (発表確定)
• [雑誌論文] 未分化細胞の増殖を伴う分化の反応速度論的定式化による数学モデルの提案とその神経細胞への適用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 植村真、石黒博
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集(掲載可(2012年3月)) ページ: 1-14
  • NAID: 130002050778
  • 査読あり
• [雑誌論文] PROPOSAL OF REACTION KINETIC MODEL FOR CELL DIFFERENTIATION WITH CELL GROWTH (2012)
  • 著者名/発表者名: M.UEMURA, H.ISHIGURO
  • 雑誌名: Proc.of Summer Bioengineering Conference 2012, ASME (Accepted, March, 2012)
  • NAID: 130005019336
  • 査読あり
• [雑誌論文] 温熱ストレス下における細胞の死滅率と損傷関数の関連性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 石黒博, 他1名
  • 雑誌名: 第48回日本伝熱シンポジウム講演論文集 巻: 2 ページ: 505-506
  • NAID: 130005019209
• [雑誌論文] 温熱ストレス下における細胞の死滅率と損傷関数の関連性(第2報) (2011)
  • 著者名/発表者名: 石黒博, 他1名
  • 雑誌名: 日本機械学会2011年度年次大会DVD-ROM論文集 巻: 11-1(DVD-ROM)
• [雑誌論文] 未分化細胞の増殖を伴う分化の反応速度論的モデルの提案 (2011)
  • 著者名/発表者名: 石黒博, 他1名
  • 雑誌名: 第48回日本伝熱シンポジウム講演論文集 巻: 3 ページ: 735-736
  • NAID: 130005019336
• [雑誌論文] 反応速度論的モデルに基づく細胞分化特性の数学的記述 (2011)
  • 著者名/発表者名: 石黒博, 他1名
  • 雑誌名: 日本機械学会2011年度年次大会DVD-ROM論文集 巻: 11-1(DVD-ROM)
• [雑誌論文] 二つの死滅モードが共存する場合の細胞損傷・死滅の数学モデルの提案(反応速度論的モデル化の適用) (2010)
  • 著者名/発表者名: 石黒博, 他1名
  • 雑誌名: 第47回日本伝熱シンポジウム講演論文集 巻: 1 ページ: 165-166
  • NAID: 130004648714
• [雑誌論文] ストレス感受性が異なる二種類の細胞が共存する場合の細胞損傷・死滅の数学的モデル化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 石黒博, 他1名
  • 雑誌名: 日本機械学会2010年度熱工学カンファレンス講演論文集 巻: 10-25 ページ: 167-168
• [雑誌論文] Time-Series Recrystallization of Ice Crystals during Constant-Temperature Storage of Rapidly Frozen Tissues (2009)
  • 著者名/発表者名: ISHIGURO, H. and IMAI, H.
  • 雑誌名: Cryobiology and Cryotechnology 巻: Vol.56, No.1 ページ: 77-81
  • NAID: 110008662292
  • 査読あり
• [雑誌論文] 温熱ストレスによる細胞損傷・死滅の反応速度論的定式化に基づく数学モデルとその特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 石黒博, 他1名
  • 雑誌名: 第46回日本伝熱シンポジウム講演論文集 3 ページ: 719-720
  • NAID: 130005018953
• [雑誌論文] 非定常温熱ストレスによる細胞損傷・死滅の予測(反応速度論的数学モデルの適用) (2009)
  • 著者名/発表者名: 石黒博, 他1名
  • 雑誌名: 第46回日本伝熱シンポジウム講演論文集 3 ページ: 717-718
  • NAID: 130005018951
• [雑誌論文] 非定常一次元熱伝導加熱による温熱ストレスが誘起する生体内の細胞損傷・死滅の進行の予測 (2009)
  • 著者名/発表者名: 野澤正和, 石黒博
  • 雑誌名: 日本機械学会2009年度熱工学カンファレンス講演論文集 09-33 ページ: 117-118
• [学会発表] 温熱ストレス下における細胞の死滅率と損傷関数の関連性(第2報) (2012)
  • 著者名/発表者名: 石黒博, 野澤正和
  • 学会等名: 日本機械学会2011年度年次大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-09-12
• [学会発表] 反応速度論的モデルに基づく細胞分化特性の数学的記述 (2012)
  • 著者名/発表者名: 植村真, 石黒博
  • 学会等名: 日本機械学会2011年度年次大会DVD-ROM論文集
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-09-12
• [学会発表] 二因子仮説に基づく細胞外凍結による細胞死滅の反応速度論的モデル化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 石黒博, 野澤正和
  • 学会等名: 第57回低温生物工学会セミナー及び年会講演要旨集
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2012-06-01
• [学会発表] 細胞外凍結による細胞の損傷・死滅の数学モデルの提案と生存曲線の予測(反応速度論的モデル化の展開) (2012)
  • 著者名/発表者名: 石黒博, 野澤正和
  • 学会等名: 第49回日本伝熱シンポジウム講演論文集
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2012-05-30
• [学会発表] Microscopic Freezing and Thawing Behavior and Post-thaw Viability of Differentiated PC12 Cells (2011)
  • 著者名/発表者名: UEMURA M. and ISHIGURO H.
  • 学会等名: Abstracts of 48th Annual Meeting of Society for Cryobiology
  • 発表場所: オレゴン,米国
  • 年月日: 2011-07-25
• [学会発表] 成熟神経細胞の凍結・融解挙動と生存性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 植村真, 石黒博
  • 学会等名: 第56回低温生物工学会セミナー及び年会講演要旨集
  • 発表場所: 盛岡
  • 年月日: 2011-07-08
• [学会発表] 未分化細胞の増殖を伴う分化の反応速度論的モデルの提案 (2011)
  • 著者名/発表者名: 石黒博, 植村真
  • 学会等名: 第48回日本伝熱シンポジウム講演論文集
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2011-06-03
• [学会発表] 分化型PC12細胞のミクロ凍結・融解挙動とその生存性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 植村真, 石黒博
  • 学会等名: 第48回日本伝熱シンポジウム講演論文集
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2011-06-03
• [学会発表] 温熱ストレス下における細胞の死滅率と損傷関数の関連性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 石黒博, 野澤正和
  • 学会等名: 第48回日本伝熱シンポジウム講演論文集
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2011-06-02
• [学会発表] 成熟神経細胞の方向性凝固過程におけるミクロ挙動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 石黒博, 植村真
  • 学会等名: 日本機械学会第23回バイオエンジニアリング講演会講演論文集
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2011-01-08
• [学会発表] Freezing Behavior of White Adipose Tissue and its Surrounding Tissues, Low Temperature Medicine (2010)
  • 著者名/発表者名: ISHIGURO H., KAJIGAYA H. and SHIMIZU T.
  • 学会等名: 第37回日本低温医学会総会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-11-12
• [学会発表] ストレス感受性が異なる二種類の細胞が共存する場合の細胞損傷・死滅の数学的モデル化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 石黒博, 野澤正和
  • 学会等名: 日本機械学会2010年度熱工学カンファレンス講演論文集
  • 発表場所: 長岡
  • 年月日: 2010-10-30
• [学会発表] Freezing Behavior and Histological Change of White Adipose Tissue and its Surrounding Tissues (2010)
  • 著者名/発表者名: ISHIGURO H., KAJIGAYA H. and SHIMIZU T.
  • 学会等名: Abstracts of 47th Annual Meeting of Society for Cryobiology
  • 発表場所: ブリストル,英国
  • 年月日: 2010-07-19
• [学会発表] 脂肪組織とその隣接組織のミクロ凍結挙動 (2010)
  • 著者名/発表者名: 石黒博, 梶ヶ谷博, 清水匡
  • 学会等名: 第55回低温生物工学会セミナー及び年会講演要旨集
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-06-26
• [学会発表] 二つの死滅モードが共存する場合の細胞損傷・死滅の数学モデルの提案(反応速度論的モデル化の適用) (2010)
  • 著者名/発表者名: 石黒博, 野澤正和
  • 学会等名: 第47回日本伝熱シンポジウム講演論文集
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2010-05-26
• [学会発表] 白色脂肪組織とその周辺組織の凍結様相の解明 (2010)
  • 著者名/発表者名: 石黒博, 梶ヶ谷博, 清水匡
  • 学会等名: 第47回日本伝熱シンポジウム講演論文集
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2010-05-26
• [学会発表] 相接する筋組織と脂肪組織のミクロ凍結挙動 (2010)
  • 著者名/発表者名: 石黒博, 梶ヶ谷博, 清水匡
  • 学会等名: 日本機械学会第22回バイオエンジニアリング講演会講演論文集
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2010-01-10
• [学会発表] 非定常一次元熱伝導加熱による温熱ストレスが誘起する生体内の細胞損傷・死滅の進行の予測 (2009)
  • 著者名/発表者名: 石黒博, 野澤正和
  • 学会等名: 日本機械学会2009年度熱工学カンファレンス講演論文集
  • 発表場所: 山口
  • 年月日: 2009-11-07
• [学会発表] 凍結手術と生体熱工学 (2009)
  • 著者名/発表者名: 石黒博
  • 学会等名: 凍結手術に関する特別講演会
  • 発表場所: 山口
  • 年月日: 2009-09-04
• [学会発表] Three-Dimensional Microscopic Behavior of Ice Crystals and Cells during Directional Solidification of Muscle Tissues Treated with DMSO (2009)
  • 著者名/発表者名: ISHIGURO H., KATAORI A. and NOZAWA M.
  • 学会等名: Abstracts of 46th Annual Meeting of Society for Cryobiology
  • 発表場所: 札幌,日本
  • 年月日: 2009-07-21
• [学会発表] Time-Series Recrystallization of Ice Crystals during Constant Temperature Storage of Rapidly Frozen Tissues (2009)
  • 著者名/発表者名: ISHIGURO H. and IMAI H.
  • 学会等名: Abstracts of 46th Annual Meeting of Society for Cryobiology
  • 発表場所: 札幌,日本
  • 年月日: 2009-07-21
• [学会発表] 温熱ストレスによる細胞損傷・死滅の反応速度論的定式化に基づく数学モデルとその特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 石黒博, 野澤正和
  • 学会等名: 第46回日本伝熱シンポジウム講演論文集
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2009-06-04
• [学会発表] 非定常温熱ストレスによる細胞損傷・死滅の予測(反応速度論的数学モデルの適用) (2009)
  • 著者名/発表者名: 石黒博, 野澤正和
  • 学会等名: 第46回日本伝熱シンポジウム講演論文集
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2009-06-04
• [学会発表] 温熱条件下における細胞死滅を予測するための数学的モデルの構築 (2009)
  • 著者名/発表者名: 石黒博, 野澤正和
  • 学会等名: 日本生体医工学会誌生体医工学
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-04-25
• [学会発表] 温熱条件下における細胞死滅を予測するための数学的モデルの構築 (2009)
  • 著者名/発表者名: 石黒博, 他1名
  • 学会等名: 第48回日本生体医工学会大会
  • 発表場所: タワーホール船堀(東京)
  • 年月日: 2009-04-25