| 研究課題/領域番号 |
19K17560
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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53020:循環器内科学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
糀谷 泰彦 京都大学, 医学研究科, 特定助教 (90823013)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | コンピュータ・シミュレーション / 数理モデル / hiPSC-CMs / イオンチャネル / 数理最適化 / 機械学習 |
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| 研究成果の概要 |
本研究では、ヒトiPS細胞由来心筋細胞(hiPSC-CMs)の活動電位波形(AP)を再現するシミュレーションモデル開発を以下の手法で行った。イオンコンダクタンス(Gx)を調整し、実記録と重なるAPを出力する細胞特異的モデルを構築した。最適化手法としてパターンサーチ法を用い、平均二乗誤差(MSE)を減少させることで、Gxの集団が細胞特異的モデルの正解値近傍へ収束することを確認した。本研究は、電気生理学的生体シミュレーションモデルのパラメータ最適化による精密なシミュレーションモデル構築に成功し、細胞電気生理学と心臓電気現象の理解・応用についての画期的な進歩をもたらすと考えられる。
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| 自由記述の分野 |
循環器内科学
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の学術的意義は、hiPSC-CMsの活動電位波形を再現する精密なシミュレーションモデルの開発に成功し、またこれまで困難とされていた電気生理学的生体シミュレーションモデルのパラメータ最適化による精密なシミュレーションモデルの実現可能性を示した点と考える。本モデル・手法を用いて創薬研究や個別化された治療法の開発が促進されることで、より効果的で安全な治療法の実現が可能となり、心臓病の診断や治療における新たなアプローチの提供が可能になること、心臓病による死亡率の低下や医療費の削減につながることが期待される点が社会的意義であると考えられる。
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