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2012 年度 実施状況報告書

ヒトiPS由来心筋細胞を利用したヒト洞房結節細胞ペースメーカー機転の研究

研究課題

研究課題/領域番号 24650260
研究機関京都大学

研究代表者

竹内 綾子  京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (00378704)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
キーワードiPS細胞 / ペースメーカー / 数理モデル解析
研究概要

本研究では、iPS細胞由来心筋細胞を用いた細胞生物学実験と数理モデル解析によって、ヒト心臓ペースメーカー機転を明らかにすることを目的とし、平成24年度は以下の検討を行った。
洞房結節細胞のペースメーカー機転としては、古くから提唱される「membrane clock」仮説と、比較的新しい「Ca clock」仮説があり、いまだ議論の的となっている。自動能をもつ拍動培養心筋細胞HL-1では、ミトコンドリアNa-Ca交換機転(NCLX)がCa clockを修飾することによって、自動能形成に寄与することを明らかにした。現在この成果をまとめ、論文を投稿中である。
洞房結節細胞の自動能発生におけるNCLXの寄与を明らかにするために、細胞の自発興奮がmembrane clockで駆動されるHimeno model (Am J Physiol 2008)とCa clockで駆動されるMaltsev & Lakatta model (Am J Physiol 2009)の2つの数理モデルをプロトタイプとして選択し、新たにミトコンドリアCa動態に関するコンポーネントを実装した。これらのモデルを用いてNCLXの抑制シミュレーションを行ったところ、自発興奮の間隔はmembrane clock modelでは短縮、Ca clock modelでは延長と、正反対の結果をもたらすこと、すなわちNCLXの寄与はmechanism依存性であることを見出した。この成果を学会発表した。
iPS細胞由来ヒト心筋細胞の電気生理学的解析、蛍光色素を用いた細胞内Ca動態の解析は現在進行中である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

今年度は、遺伝子操作が簡便な拍動培養心筋細胞HL-1を用いた細胞生物学実験並びに数理モデル解析により、心筋細胞自動能発生機序に関する基本動作原理を得ることができた。iPS細胞由来ヒト心筋細胞の細胞生物学実験がやや遅れているが、安定培養システム、測定システムは既に稼働中であり、現在解析を進めているところであるため、「おおむね順調に進展している」と評価する。

今後の研究の推進方策

iPS細胞由来ヒト心筋細胞の細胞生物学実験がやや遅れているが、次年度には完了することができると考える。現時点では研究計画の変更はしない。

次年度の研究費の使用計画

実験のための試薬や消耗品、シミュレーション解析用のコンピュータの購入に使う予定である。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Mitochondria Na+-Ca2+ exchange in cardiomyocytes and lymphocytes2013

    • 著者名/発表者名
      Kim B
    • 雑誌名

      Advances in Experimental Medicine and Biology

      巻: 961 ページ: 193-201

    • DOI

      10.1007/978-1-4614-4756-6_16

    • 査読あり
  • [学会発表] Mitochondrial NCX controls directional migration of B lymphocyte2013

    • 著者名/発表者名
      Kim B
    • 学会等名
      第90回日本生理学会大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20130327-20130329
  • [学会発表] Theoretical analysis of mitochondrial NCX(NCLX)!mediated regulation of cardiac automaticity2013

    • 著者名/発表者名
      Takeuchi A
    • 学会等名
      第90回日本生理学会大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20130327-20130327
  • [学会発表] Role of mitochondrial NCX on CXCL12-induced chemotaxis in A20 B lymphocytes2013

    • 著者名/発表者名
      Kim B
    • 学会等名
      57th Biophysical Society Annual Meeting
    • 発表場所
      フィラデルフィア
    • 年月日
      20130203-20130203
  • [学会発表] Prolongation of beating rate caused by reduction of NCLX, a mitochondrial Na+-Ca2+ exchanger, in HL-1 cardiomyocytes2013

    • 著者名/発表者名
      Takeuchi A
    • 学会等名
      57th Biophysical Society Annual Meeting
    • 発表場所
      フィラデルフィア
    • 年月日
      20130203-20130203
  • [学会発表] Inhibition of a mitochondrial Na+-Ca2+ exchanger, NCLX, slows beating rate of cardiomyocyte2012

    • 著者名/発表者名
      Takeuchi A
    • 学会等名
      第6回次世代を担う若手医療薬科学シンポジウム
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      20121123-20121124
  • [学会発表] 拍動培養心筋細胞HL-1におけるミトコンドリアNa+-Ca2+交換輸送体NCLXの役割2012

    • 著者名/発表者名
      竹内綾子
    • 学会等名
      生理学研究所研究会
    • 発表場所
      岡崎
    • 年月日
      20121121-20121121
    • 招待講演
  • [学会発表] Mechanisms underlying NCLX reduction-mediated slowing of cardiomyocyte beating rate2012

    • 著者名/発表者名
      Takeuchi A
    • 学会等名
      Cardiac Physiome Workshop
    • 発表場所
      サンディエゴ
    • 年月日
      20121031-20121102
  • [学会発表] Fine-Tuning of Cardiac Automaticity by Mitochondria Sodium-Calcium Exchange2012

    • 著者名/発表者名
      Matsuoka S
    • 学会等名
      Cardiac Physiome Workshop
    • 発表場所
      サンディエゴ
    • 年月日
      20121031-20121031
  • [学会発表] ミトコンドリアNa-Ca交換輸送体NCLXを介した心筋細胞自動能制御2012

    • 著者名/発表者名
      竹内綾子
    • 学会等名
      第29回 日本心電学会学術集会
    • 発表場所
      千葉
    • 年月日
      20121012-20121012
  • [学会発表] Regulation of “Ca clock”-mediated cardiac automaticity by mitochondrial NCX (NCLX)2012

    • 著者名/発表者名
      Takeuchi A
    • 学会等名
      12th Symposium of the European Calcium Society
    • 発表場所
      トゥールーズ
    • 年月日
      20120909-20120912
  • [学会発表] 心筋細胞の自動能発生におけるミトコンドリアNa+-Ca2+交換輸送体NCLXの役割2012

    • 著者名/発表者名
      竹内綾子
    • 学会等名
      第7回トランスポーター研究会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      20120609-20120610
  • [図書] Patch Clamp Techniques-From beginning to advanced protocols-. Chapter 14. Giant Patch and Macro Patch.2012

    • 著者名/発表者名
      Matsuoka S
    • 総ページ数
      207-218
    • 出版者
      Springer Protocols

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公開日: 2014-07-24  

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