拍動心筋細胞を用いた後天的情報の獲得保持機構の解明

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24650253
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 医用生体工学・生体材料学
• 研究機関: 法政大学 (2013); 東京医科歯科大学 (2012)
• 研究代表者: 金子 智行 法政大学, 生命科学部, 教授 (90345067)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 心筋細胞 / 細胞外電位計測 / 拍動周期 / 後天的情報

研究概要

細胞内に蓄えられた後天的情報を定量化するために、モデル細胞として拍動心筋細胞を用い、細胞に摂動を与えたときの緩和過程を測定した。まず、外部から摂動を与えるための電気刺激プロトコールを改良することにより拍動周期の制御を可能にし、心筋細胞の拍動周期と細胞外電位を同時測定する系を確立した。次に、電気刺激により拍動周期を固定すると、イオンチャネルの活動状態がその周期に依存して対数関数的に変化した。このことから拍動周期という後天的情報の表現型は後天的情報であるイオンチャネルの活動状態を変化させ、拍動周期と相関した活動状態まで対数関数的に変化することが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Physiological Sample Uniformity and Time?Course Stability in Lined-Up Structure of Human Cardiomyocyte Network for In vitro Predictive Drug-Induced Cardiotoxicity (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Hamada, T. Kaneko, F. Nomura, K. Yasuda
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 52 ページ: 06GK05
  • DOI: 10.7567/JJAP.52.06GK05
  • 査読あり
• [雑誌論文] On-Chip Single-Cell-Shape Control Technology for Understanding Contractile Motion of Cardiomyocytes Measured Using Optical Image Analysis System (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kaneko, E. Takizawa, F. Nomura, T. Hamada, A. Hattori, K. Yasuda
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 52 ページ: 06GK06
  • DOI: 10.7567/JJAP.52.06GK06
  • 査読あり
• [雑誌論文] Advanced Ring-Shaped Microelectrode Assay Combined with Small Rectangular Electrode for Quasi-In vivo Measurement of Cell-to-Cell Conductance in Cardiomyocyte Network (2013)
  • 著者名/発表者名: F. Nomura, T. Kaneko, T. Hamada, A. Hattori, K. Yasuda
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 52 ページ: 06GK07
  • DOI: 10.7567/JJAP.52.06GK07
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exploring the implicit interlayer regulatory mechanism between cells and tissue : Stochastic mathematical analyses of the spontaneous ordering in beating synchronization (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Hamada, F. Nomura, T. Kaneko, K. Yasuda, M. Okamoto
  • 雑誌名: Biosystems 巻: 111 ページ: 208-215
  • DOI: 10.1016/j.biosystems.2013.02.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improvement of Electrical Stimulation Protocol for Simultaneous Measurement of Extracellular Potential with On-Chip Multi-Electrode Array System (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Kaneko, F. Nomura, A. Hattori, K. Yasuda
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 51 ページ: 06FK02
  • DOI: 10.1143/JJAP.51.06FK02
  • 査読あり
• [雑誌論文] Importance of Thickness in Human Cardiomyocyte Network for Effective Electrophysiological Stimulation Using On-Chip Extracellular Microelectrodes, Jpn (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Hamada, F. Nomura, T. Kaneko, K. Yasuda
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 51 ページ: 06FK03
  • DOI: 10.1143/JJAP.51.06FK03
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantitative Evaluation of Closed-Loop-Shaped Cardiomyocyte Network by Using Ring-Shaped Electrode (2012)
  • 著者名/発表者名: F. Nomura, T. Kaneko, T. Hamada, A. Hattori, K. Yasuda
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 51 ページ: 06FK06
  • DOI: 10.1143/JJAP.51.06FK06
  • 査読あり
• [雑誌論文] 幹細胞の創薬応用を目指したオンチップ・テクノロジー (2012)
  • 著者名/発表者名: 安田賢二、金子智行、野村典正
  • 雑誌名: ファルマシア 巻: 48 ページ: 823-825
  • URL: http://farumashia.pharm.or.jp/mokuji/2012/48-09.html
• [学会発表] On-chip optical image analysis system combined with on-chip single-cell-shape control technology for measurement of contractile direction and displacement on single cardiomyocytes, 1810 (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kaneko, F. Nomura, T. Hamada, A. Hattori, K. Yasuda
  • 学会等名: The American Society for Cell Biology 2013 Annual Meeting
  • 発表場所: New Orleans, USA
  • 年月日: 20131214-18
• [学会発表] Measurement of contractile direction on single-shape-controlled cardiomyocytes by on-chip optical image analysis system, 2P287 (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kaneko, F. Nomura, T. Hamada, A. Hattori, K. Yasuda
  • 学会等名: 第51回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 国立京都国際会館
  • 年月日: 20131028-30
• [学会発表] Simultaneous dual measurement of mechanical responses and electrophysiological properties of cardiomyocytes using on-chip optical image analysis and field potential recording system, Pos-L3853 (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kaneko, F. Nomura, T. Hamada, A. Hattori, K. Yasuda
  • 学会等名: 57th Annual Meeting of Biophysical Society
  • 発表場所: Philadelphia, USA
  • 年月日: 20130202-06
• [学会発表] Evaluation of On-chip quasi-in vivo cardiac toxicity assay for direct prediction of TdP occurrence using closed-loop-shaped cardiomyocyte network, 1462-Pos (2013)
  • 著者名/発表者名: F. Nomura, T. Kaneko, T. Hamada, K. Yasuda
  • 学会等名: 57th Annual Meeting of Biophysical Society
  • 発表場所: Philadelphia, USA
  • 年月日: 20130202-06
• [学会発表] Long-term simultaneous dual measurement of electrophysiological properties and mechanical responses of cardiomyocytes using on-chip extracellular field potential recording and real-time optical image analysis, No.1719 (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Kaneko, F. Nomura, T. Hamada, A. Hattori, K. Yasuda
  • 学会等名: The American Society for Cell Biology 2012 Annual Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 20121215-19
• [学会発表] Non-invasive/destructive single cell purification method for re-cultivation of functionally identified specific cells using spot digestion of double alginate sol layers on a multielectrode array chip, No.926 (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Terazono, H. Kim, A. Hattori, F. Nomura, T. Kaneko, K. Yasuda
  • 学会等名: The American Society for Cell Biology 2012 Annual Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 20121215-19
• [学会発表] Development of On-Chip Dual Measurement System for Cardiac Contraction Fluctuation Assay using Simultaneous Recording of Extracellular Field Potential and Optical Image, 1P-7-93 (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Kaneko, F. Nomura, T. Hamada, A. Hattori, K. Yasuda
  • 学会等名: 25th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC2012)
  • 発表場所: 神戸メリケンパークオリエンタルホテル
  • 年月日: 20121030-1102
• [学会発表] Quantitative Evaluation of Quasi-electrocardiogram Measurement for Direct Prediction of Lethal Arrhythmic Beating Occurrence using Ring-shaped Cardiomyocyte Network with Ring Electrode Array, 1P-7-95 (2012)
  • 著者名/発表者名: F. Nomura, T. Kaneko, A. Hattori, K. Yasuda
  • 学会等名: 25th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC2012)
  • 発表場所: 神戸メリケンパークオリエンタルホテル
  • 年月日: 20121030-1102
• [学会発表] Tempospatial External Field Potential Fluctuation Measurement in Constructive Cardiomyocyte Network for in Vitro Predictive Cardiotoxicity, 1B-4-2 (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Hamada, F. Nomura, T. Kaneko, K. Yasuda
  • 学会等名: 25th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC2012)
  • 発表場所: 神戸メリケンパークオリエンタルホテル
  • 年月日: 20121030-1102
• [学会発表] Surface Roughness of Cells as Index of Label-free Cell Identification and Separation in On-chip Imaging Cell Sorting System, 1P-7-85 (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Hattori, T. Kaneko, F. Nomura, K. Yasuda
  • 学会等名: 25th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC2012)
  • 発表場所: 神戸メリケンパークオリエンタルホテル
  • 年月日: 20121030-1102
• [学会発表] Toward quasi-in vivo from in vitro assay (I). On-chip cardiomyocyte network screening assay for predictive cardiotoxicity, No.088 (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Yasuda, F. Nomura, T. Hamada, T. Kaneko, H. Takamori, Y. Abe, T. Sakakura, K. Takasuna, A. Sanbuissho
  • 学会等名: Safety Pharmacology Society 12th Annual Meeting
  • 発表場所: Phoenix, USA
  • 年月日: 20121001-04
• [学会発表] Toward Quasi-in vivo from in vitro assay (II). Development of on-chip predictive cardiotoxicity assay for cardiac contraction fluctuation measurement using dual recording of electrical field potential and optical image analysis,No.089 (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Kaneko, F. Nomura, T. Hamada, A. Hattori, K. Yasuda
  • 学会等名: Safety Pharmacology Society 12th Annual Meeting
  • 発表場所: Phoenix, USA
  • 年月日: 20121001-04
• [学会発表] Toward Quasi-In Vivo from In Vitro assay (III). Evaluation of Temporal Field Potential Duration Fluctuation and Spatial Conduction Velocity Fluctuation of Cardiomyocyte Network for In Vitro Predictive Cardiotoxicity Measurement, No.090 (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Hamada, F. Nomura, T. Kaneko, H. Takamori, Y. Abe, T. Sakakura, K. Takasuna, A. Sanbuissho, K. Yasuda
  • 学会等名: Safety Pharmacology Society 12th Annual Meeting
  • 発表場所: Phoenix, USA
  • 年月日: 20121001-04
• [学会発表] Toward quasi-in vivo from in vitro assay (IV). Quasi-electrocardiogram measurement for direct prediction of TdP occurrence using ring-shaped cardiomyocyte network with ring electrode array, No.091 (2012)
  • 著者名/発表者名: F. Nomura, T. Kaneko, T. Hamada, K. Yasuda
  • 学会等名: Safety Pharmacology Society 12th Annual Meeting
  • 発表場所: Phoenix, USA
  • 年月日: 20121001-04
• [学会発表] Toward quasi-in vivo from in vitro assay (V). Non-invasive precise purification of ventricular cells from mixture of differentiated human stem cell derived cardiomyocytes using spot digestion of double alginate layers on a multi-electrode array chip, No.092 (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Terazono, H. Kim, F. Nomura, T. Kaneko, T. Hamada, K. Yasuda
  • 学会等名: Safety Pharmacology Society 12th Annual Meeting
  • 発表場所: Phoenix, USA
  • 年月日: 20121001-04
• [学会発表] Evaluation of ion channel trafficking of human stem cell derived cardiomyocytes for cardiotoxicity screening, No.022 (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Abe, T. Sakakura, K. Takasuna, A. Sanbuissho, F. Nomura, T. Hamada, T. Kaneko, K. Yasuda.
  • 学会等名: Safety Pharmacology Society 12th Annual Meeting
  • 発表場所: Phoenix, USA
  • 年月日: 20121001-04
• [学会発表] Development of Dual Recording Assay for Cardiac Function Measurement using Electrical Field Potential and Optical Image Analysis, 3PS023 (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Shoji, T. Kaneko, F. Nomura, A. Hattori, K. Yasuda.
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 20120922-24
• [学会発表] Quantitative evaluation of cell separation method based on shape recognition using on-chip imaging cell sorter, 3PS049 (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Hattori, T. Kaneko, F. Nomura, K. Yasuda.
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 20120922-24
• [学会発表] A Non-destructive Culturing and Cell Sorting Method for Cardiomyocytes and Neurons Using an Alginate Layer, 3PS046 (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Terazono, H. Kim, A. Hattori, F. Nomura, T. Kaneko, K. Yasuda.
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 20120922-24
• [学会発表] Optimization of effective electrical stimulation protocol for cardiomyocyte beating interval control in extracellular potential measurement assay in predictive cardiotoxicity testing, 3PS020 (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Kaneko, F. Nomura, K. Yasuda.
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 20120922-24
• [学会発表] On-chip quasi-in vivo cardiac toxicity assay using ring-shaped closed circuit microelectrode with lined-up cardiomyocyte network, 3PS022 (2012)
  • 著者名/発表者名: F. Nomura, T. Kaneko, T. Hamada, K. Yasuda.
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 20120922-24
• [学会発表] Evaluation of temporal fluctuation and spatial fluctuation on cardiomyocyte network for in vitro predictive cardiotoxicity measurement, 2D1510 (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Hamada, F. Nomura, T. Kaneko, K. Yasuda.
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 20120922-24