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In silico解析による致死性不整脈トリガーの発生機序解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K06776
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分48020:生理学関連
研究機関金沢医科大学

研究代表者

津元 国親  金沢医科大学, 医学部, 准教授 (70353331)

研究分担者 倉田 康孝  金沢医科大学, 医学部, 教授 (00267725)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード生理学 / 不整脈 / 細胞・組織 / 生物物理 / フィジオーム / 生体シミュレーション
研究開始時の研究の概要

心室性不整脈は、心臓突然死の主要な要因である。この危険な不整脈の発生予測を可能にするには、発生機序を明らかにし、突然死の危険度を評価する方法が必要となる。本研究では、心筋細胞ユニットを電気的に結合した心室組織モデルを構築し、電気的興奮波が伝播する様子をコンピュータシミュレーションで再現することで、不整脈の発生機序を明らかにする。同時に、不整脈発生時の心電図を計算し、不整脈発生が無い時の心電図との違いを定量化することで、突然死の発症リスクを定量的に予測するための理論的基盤をつくる。

研究成果の概要

本研究は、心臓突然死に関与する心室性不整脈発症のきっかけ(トリガー)として知られる撃発活動の発生機序を明らかにすることで、突然死を未然に防ぐための方法論開発を目標に実施された。心室筋細胞の活動電位における再分極異常である早期後脱分極(Early afterdepolarization: EAD)は、心室性致死性不整脈のトリガーであると考えられてきた。本研究により、心室組織内でEADが連鎖的に発生することで形成された高電位局所領域の境界形状により撃発活動が形成されることを明らかにした。本成果は、撃発活動の発生機序に基づいた致死性不整脈の新たな発症予防法の確立に資する重要な理論的成果である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

突然死の主要因である心室性不整脈(心室頻拍・心室細動)をもたらすきっかけとなる撃発活動が形成される電気生理学的メカニズムが明確になった。そして本研究で明らかとなった撃発活動の発生機序に基づいて、致死性不整脈発生の新たな予測法や予防法といった方法論の確立へと発展することが期待される。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Theoretical prediction of early afterdepolarization-evoked triggered activity formation initiating ventricular reentrant arrhythmias.2023

    • 著者名/発表者名
      Tsumoto K, Shimamoto T, Aoji Y, Himeno Y, Kuda Y, Tanida M, Amano A, Kurata Y.
    • 雑誌名

      Comput Methods Programs Biomed.

      巻: 240 ページ: 107722-107722

    • DOI

      10.1016/j.cmpb.2023.107722

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Bifurcations and Proarrhythmic Behaviors in Cardiac Electrical Excitations2022

    • 著者名/発表者名
      Kunichika Tsumoto, Yasutaka Kurata
    • 雑誌名

      Biomolecules

      巻: 12 号: 3 ページ: 459-459

    • DOI

      10.3390/biom12030459

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 医工・情報学から明かされる心臓不整脈の発生メカニズム2024

    • 著者名/発表者名
      津元国親、倉田康孝
    • 学会等名
      第101回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 洞結節における生理的自動能の発生機序:数理モデルの分岐解析による膜クロックおよびCa2+クロックの役割2024

    • 著者名/発表者名
      倉田康孝、津元国親、九田裕一、谷田守
    • 学会等名
      第101回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] HL-1マウス心房筋細胞における自動能の発生機序:膜クロックとCa2+クロックの役割2024

    • 著者名/発表者名
      九田裕一、倉田康孝、池田崇之、谷田守、津元国親、芝本利重、米倉秀人
    • 学会等名
      第101回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Possible anisotropy-based directivity in EAD-induced triggered activity that leads to reentrant tachyarrhythmias2023

    • 著者名/発表者名
      Kunichika Tsumoto, Takao Shimamoto, Yuma Aoji, Yukiko Himeno, Akira Amano, Yasutaka Kurata.
    • 学会等名
      第69回日本不整脈心電学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 心室性不整脈発症に関与する撃発活動形成の理論的機序: in silico研究2023

    • 著者名/発表者名
      津元国親、島本貴生、青地悠馬、九田裕一、谷田守、天野晃、倉田康孝
    • 学会等名
      第32回日本病態生理学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ヒト洞結節自動能の非線形力学的発生機序:数理モデル細胞の分岐解析による理論的検証2023

    • 著者名/発表者名
      倉田康孝、津元国親、九田裕一、谷田守
    • 学会等名
      第32回日本病態生理学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 心室不整脈の起点としてのEAD誘発撃発活動形成の指向性2023

    • 著者名/発表者名
      津元国親、島本貴生、青地悠馬、九田裕一、谷田守、天野晃、倉田康孝
    • 学会等名
      2023年度 生理学研究所心血管研究会「炎症・免疫系と心血管系の相互作用から切り拓く循環生理機能の解析」
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 第III群抗不整脈薬の催不整脈作用による致死的不整脈の起点としてのEAD誘発撃発活動形成の指向性2023

    • 著者名/発表者名
      津元国親、島本貴生、青地悠馬、天野晃、倉田康孝
    • 学会等名
      第97回日本薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] EADの発生をきっかけとする致死性不整脈の発生機序:in silico研究2023

    • 著者名/発表者名
      津元国親、青地悠馬、島本貴生、姫野友紀子、天野晃、九田裕一、谷田守、倉田康孝
    • 学会等名
      日本生理学会 第100回記念大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Linking the early afterdepolarization in cardiomyocyte models of long QT syndrome type 2 to reentrant arrhythmia2022

    • 著者名/発表者名
      Kunichika Tsumoto, Takao Shimamoto, Yuma Aoji, Yuhichi Kuda, Mamoru Tanida, Akira Amano, Yasutaka Kurata.
    • 学会等名
      The 39th Congress of The International Union of Physiological Sciences (IUPS2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] How early afterdepolarization triggers lethal arrhythmias in long QT syndrome type 2: a computational study2022

    • 著者名/発表者名
      津元国親、島本貴生、青地悠馬、天野晃、倉田康孝
    • 学会等名
      第68回日本不整脈心電学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 不整脈トリガーは如何にして発生するのか:数理モデル解析からの予測2022

    • 著者名/発表者名
      津元国親、島本貴生、青地悠馬、九田裕一、谷田守、姫野友紀子、天野晃、倉田康孝
    • 学会等名
      生理学研究所 心血管研究会2022「比較統合生理学的観点からの循環生理の解析」
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] EADの発生を契機とする心室性不整脈の発生機序:in silico研究2022

    • 著者名/発表者名
      津元国親、島本貴生、青地悠馬、九田裕一、谷田守、姫野友紀子、天野晃、倉田康孝
    • 学会等名
      第69回中部日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 一過性外向きK+チャネル電流の抑制:QT延長症候群におけるリエントリー性不整脈発生の予防可能性2022

    • 著者名/発表者名
      津元国親、島本貴生、青地悠馬、九田裕一、谷田守、姫野友紀子、天野晃、倉田康孝
    • 学会等名
      第96回日本薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] QT延長症候群2型における早期後脱分極を介した致死性不整脈の発生メカニズム:in silico研究.2022

    • 著者名/発表者名
      津元国親、島本貴生、青地悠馬、九田裕一、谷田守、天野晃、倉田康孝
    • 学会等名
      第95回日本薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] QT延長症候群2型モデルで発生するスパイラルリエントリーの開始メカニズム:シミュレーション研究からの洞察2022

    • 著者名/発表者名
      津元国親、島本貴生、青地悠馬、九田裕一、谷田守、天野晃、倉田康孝
    • 学会等名
      第99回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 心臓における興奮伝播の崩壊:心臓不整脈.2022

    • 著者名/発表者名
      津元国親
    • 学会等名
      第99回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 心室不整脈トリガーの発生機序:シミュレーション研究.2021

    • 著者名/発表者名
      津元国親, 島本貴生, 青地悠馬, 天野晃, 九田裕一, 谷田守, 倉田康孝
    • 学会等名
      第68回中部日本生理学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] HPSC News, vol.14 致死性不整脈発生メカニズムの解明

    • URL

      http://www.hpc.cmc.osaka-u.ac.jp/hpsc-news/vol14/

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] 致死性不整脈の発生メカニズムの理解とその制御方法の確立

    • URL

      http://www.hpc.cmc.osaka-u.ac.jp/research/20220513-10/

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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