| 研究課題/領域番号 |
22K15367
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分48020:生理学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 |
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研究代表者 |
石井 秀弥 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 量子機能創製研究センター, 研究員 (10880651)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 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 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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| キーワード | 熱筋収縮メカニズム / 局所加熱 / 心筋 / 骨格筋 / 筋収縮制御 / 体温 / 心筋収縮制御 / 温度生理学 / ダイヤモンドNVセンター / 量子センシング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、心筋収縮中の体温ひいては温度の役割に着目し、「哺乳動物の筋収縮制御はどの様に行われているか？そのとき体温はどのように利用されているか？」を解明することを目標に、心筋の筋収縮に関連するタンパク質一分子から細胞の階層にかけて、筋収縮時の温度や活動電位を計測・評価する。さらに所属機関で開発中の、温度や磁場が同時に高感度で計測出来るダイヤモンド半導体を用いた高機能センサーを用いて、その材料評価や作成技術と組み合わせることで、新たな生命現象の計測技術基盤の構築、さらに「心筋熱生理学」の創成を目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、筋収縮中の体温ひいては温度の役割に着目し、「哺乳動物の筋収縮制御はどの様に行われているか？そのとき体温はどのように利用されているか？」を解明することを目指した。
電子線を活用した量子マテリアルの研究開発に取り組み、その生産技術の確立を進めた。また、量子センシングの応用に先立って、生理学的に重要なメカニズム解明を進め、その成果について以下に詳細を示す。
赤外光レーザーを集光し、水に吸収されることで、任意の位置に瞬時(1 sec以下)に局所的な熱源を形成する顕微システムを構築し、タンパク質一分子及び筋線維の階層にてそれらの筋収縮システムにおける温度の役割について解析した。
具体的には骨格筋と心筋それぞれの筋収縮システムを精製タンパク質を用いて再構成し、その加熱応答性つまりは温度感受性を評価した。その結果、骨格筋と心筋の間で制御タンパク質が活性化する温度の違いがあること、そして心筋よりも骨格筋収縮システムの方が体温付近の温度上昇に敏感であることを示すこととなった。常に拍動している心臓とは異なり、骨格筋には必要な時に瞬時に力を出すために適した機能を持つことを示唆することができた。得られた研究結果については国際学術誌に投稿・掲載され、加えて共同研究機関と共にプレスリリースを行なった。日刊工業新聞の紙面への掲載、更には世界各国の媒体で取り扱われるなど世界的な評価を受けており、研究の注目度を示す指標であるAltmetricにおいても全研究中上位5%の数値を得るに至った。また、代表者は該当の論文の成果についてSociety of General Physiolosistsからは生理学分野で最も栄誉ある若手賞であるCranefield postdoctoral fellow award を日本人で初めて授与された。
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