| 研究課題/領域番号 |
21K06764
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分48010:解剖学関連
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| 研究機関 | 徳島大学 (2023)
国立研究開発法人国立循環器病研究センター (2021-2022) |
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研究代表者 |
福井 一 徳島大学, 先端酵素学研究所, 准教授 (80551506)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 心臓管腔形成 / ゼブラフィッシュ / 力学応答 / 血流 / メカノトランスダクション / 心臓弁形成 / 血行力学特性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
心臓弁形成は、遺伝学的な制御をうけるシグナル調節機構と、物理学的に調節される力学応答機構が協調的に働くことで進行する。遺伝的に制御されたシグナル因子が弁形成に関わることが研究されてきた一方、力学応答機構の詳細は不明であった。本申請者は拍動する状態の生体心臓を解析し、力学情報が「弁形成時期に限って、弁領域特異的に」化学シグナルに変換される機構を明らかにした。しかし、恒常的な力学刺激（拍動・血流）がどのようにして適切に弁領域で調節されるのか、その機構は未だに不明である。本研究では心臓弁形成を制御する力学応答性の化学シグナルがどこから・どのように入力されるのかを明確にする。
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| 研究成果の概要 |
心臓管腔を構成する心内膜内皮細胞は拍動・血流から生じる物理的ストレスを受ける。当課題ではゼブラフィッシュ胚を用い、心臓の力学応答シグナルを正確に定義するための生物学的アプローチかつ、生物物理学的アプローチを行った。研究成果として、まず①心管腔面から生じる力学特性が、心内膜内皮細胞の力学応答を誘導することを見出した。次に、②心管腔内への磁生体操作法の開発により、垂直応力ではなく接線応力の特性が有意に力学応答を誘導することを見出した。そして、③接線応力を発生する血流のイメージング解析から、心内膜内皮細胞は双方向性の血流に応答して細胞内シグナルが活性化することを見出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
心臓での力学応答の重要性は明らかであるものの、生体の中で実際におこる直接的な力学応答機構と、形態形成における明確な力学作用機序についてはほとんど示されていない。本研究は、独自に開発した生物学応答と物理学情報を直接的に関連付ける分野融合アプローチ：「生体心臓に対して人為的に力を操作することで出力される化学シグナル変動の定量的解析」によって、これまで理解することができなかった機構を明らかにする意義をもつ。本成果より、弁形成における「流れ」と「拍動」の力学情報の違いを明確に区別する研究への展開が期待できる。また、他の恒常的刺激を感受する臓器、骨格や筋肉についての研究への波及効果が期待できる。
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