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2010 年度 実績報告書

心筋細胞と膵β細胞の数学モデル構築による機能動作メカニズム解析

研究課題

研究課題/領域番号 22390039
研究機関立命館大学

研究代表者

野間 昭典  立命館大学, 生命科学部, 教授 (00132738)

キーワードシステム生理 / フィジオーム / 心筋 / 膵臓インシュリン分泌細胞 / 細胞モデル / 分岐解析
研究概要

本研究課題は、伝統的な生理学的思考を基盤に、Computational Cell Biologyの数学的手法を包括的心筋細胞モデルと新たに作成した膵臓β細胞モデルに適用し、細胞機能動作原理と各機能分子の役割を明らかにすることを目的としている。特に、ポストゲノムの時代にあって、分子機能を統合して細胞機能の成り立ちを総合的に理解し、医学生物学・医療に役立てることが緊急の課題である。本来、生理学は生体機能を総合的に観察することから始めて、その背景にあるメカニズムの解明を目指してきたが、究極は膜興奮や筋収縮研究に見られるように、研究成果を定量的な数学モデルにまとめることにある。私たちは、膜興奮のみでなく筋収縮とそれを支える細胞内メカニズム、エネルギー代謝やシグナル伝達を総合的に組み込んだ心筋細胞モデルを発表してきた(Takeuchi et al., J Gen Physiol 128 : 495-507 2007)。この経験を生かして、最近では膵臓β細胞モデルを開発してきたが、この研究に進捗があり、この細胞モデルのバージョン1といえるものが完成した。そこで、これらの細胞の動作原理を分子メカニズムに基盤を於いて解明する目的で、Computational Cell Biologyの数学的手法を包括的細胞モデルに適用した。すなわち、bifurcation analysisと我々の開発したLead potential analysis (Chaetal., 2009, Biophysical Journal 2009)それに、従来のI-V曲線解析を合わせて、この細胞モデルの機能メカニズムを解析した。成果を、まとめて、国際学会で発表するとともに、最近2編の論文を完成し、投稿した。その結果、再校正すれば受理される段階にこぎつけた。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Minor contribution of cytosolic Ca2+ transients to the pacemaker rhythm in guinea pig sinoatrial node cells.2010

    • 著者名/発表者名
      Himeno Y, Toyoda F, Satoh H, Amano A, Cha CY, Matsuura H, Noma A
    • 雑誌名

      Am J Physiol Heart Circ Physiol.

      巻: 300(1) ページ: H251-261

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of the cardiac Na+/K+ pump by development of a comprehensive and mechanistic model.2010

    • 著者名/発表者名
      Oka C, Cha CY, Noma A
    • 雑誌名

      J Theor Biol

      巻: 265(1) ページ: 68-77

    • 査読あり
  • [学会発表] MATHEMATICAL ANALYSIS OF BURSTING MECHANISMS IN PANCREATIC b-CELLS2011

    • 著者名/発表者名
      Chae Young Cha, Yasuhiko Nakamura, Enrique Santos, Akinori Noma
    • 学会等名
      Biophysical society 55^<th> Annual Meeting
    • 発表場所
      Baltimore, Maryland
    • 年月日
      2011-03-06
  • [学会発表] Mechanisms regulating the cardiac and pancreatic beta-cell functions analyzed by simulation analysis.2010

    • 著者名/発表者名
      野間昭典
    • 学会等名
      US-Japan Brain Research Cooperative Program Workshop Okinawa, Japan
    • 発表場所
      OIST Seaside House Okinawa, Japan
    • 年月日
      2010-10-06
  • [学会発表] Major developments in the past 3 years at 'UK3' New holizen in the biosimulation study.2010

    • 著者名/発表者名
      野間昭典
    • 学会等名
      BBRC UK-Japan Collaboration Oxford, 6-7 September 2010 Cardiac Electreo-Mechanical Function.
    • 発表場所
      Oxford,UK
    • 年月日
      2010-09-07

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公開日: 2012-07-19  

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