遺伝子治療のモデルとしての単離心筋細胞への遺伝子導入、機能測定システムの開発

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13670692
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 杉浦 清了 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (10272551)
• 研究分担者: 佐田 政隆 東京大学, 医学部附属病院, 助手 ; 山下 尋史 東京大学, 医学部附属病院, 助手 (50323572)
• キーワード: 心筋細胞 / 収縮力 / カーボンファイバー

研究概要

心不全に対する遺伝子治療のモデルとしての単離心筋細胞の機能測定システムを開発した。単一心筋細胞の張力測定については様々な方法が試みられてきたがいずれも細胞膜の障害、技術的困難さなどの問題があった。今回我々は新しく開発されたカーボンファイバーを応用することによって単収縮での発生張力を容易に測定することを可能とした。単離した心筋細胞の両端に固定用の固いファイバーと測定用の柔らかいファイバーを付着させ柔らかいファイバーの撓みを光ダイオードセンサーで検出することにより力を測定する。さらに柔らかいファーバーを接続したピエゾ素子の動きをセンサー出力をフィードバックすることで制御し細胞にかかる、前負荷、後負荷を自由にコントロールすることが可能となった。このシステムに細胞内カルシウム濃度測定系を組み合わせ細胞の張力、カルシウムトランジェントの同時測定も可能となった。後負荷をゼロから最大値(等尺性収縮)まで大きく変えカルシウムトランジェントを測定したところ従来報告されてきたものとは異なり明らかな負荷依存性を見い出した(論文投稿中)。現在心臓が収縮弛緩を繰り返す際に心室壁内で心筋細胞が経験する張力-長さ関係を再現することも可能となっている(working cell preparation)。心筋細胞への遺伝子導入に関してはGreen Fluorescent Protein (GFP)遺伝子を導入発現した単離心筋細胞の発生張力測定に成功した。変異ミオシン軽鎖の遺伝子はアデノウイルスへの組み込みが終わっている。

研究成果

• [文献書誌] Yasuda S, Sugiura S, Kobayakawa N, Fujita H, Yamashita H, Katoh K, Saeki Y, Kaneko H, Suda Y, Nagai R, Sugi H: "A novel method to study contraction characteristics of a single cardiac myocyte using carbon fibers coupled with a feedback system"Am J Physiol. 281. H144-H1446 (2001)
• [文献書誌] Saeki Y, Takigiku K, Iwamoto H, Yasuda S, Yamashita H, Sugiura S, Sugi H: "Protein Kinase A increases the rate of relaxation but not the rate of tension development in skinned rat cardiac muscle"Jpn J Physiol. 21. 427-433 (2001)
• [文献書誌] Sata M, Nishimatsu H, Suzuki E, Sugiura S, Yoshizumi M, Ouchi Y, Hirata Y, Nagai R: "Endothelial nitric oxide synthase is essential for the HMG-CoA reductase inhibitor cerivastatin to promote collateral growth in response to ischemia"FASEB J. 15. U20-U30 (2001)
• [文献書誌] WATANABE H, HISADA T, SUGIURA S, OKADA J, FUKUNARI H: "Computer Simulation of Blood Flow, Left Ventricular Wall Motion and Their Interrelationship by Fluid-Structure Interaction Finite Element Method"JSME International Journal Series C,. 45. 1003-1012 (2002)