| 研究課題/領域番号 |
25410162
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| 研究機関 | 独立行政法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
平野 悠 独立行政法人産業技術総合研究所, 生物プロセス研究部門, 主任研究員 (70415735)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 電気化学 / SECM / 心筋細胞 / 一細胞分析 / マイクロ電極 |
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| 研究実績の概要 |
薬剤の心臓への副作用は重篤な場合死に至る。そのため、創薬において心臓へ与える影響の評価は必須となっており、心筋細胞を対象として拍動パターンを解析するアッセイ系が利用されている。しかしながら、測定対象となる生体から取り出した細胞は目的以外の細胞含んでいることから定量性に課題があり、また、細胞単位での代謝活性の測定は難しかった。本研究では、細胞を対象に、非接触かつ多機能な観察が可能である走査型電気化学顕微鏡(SECM)を利用して、心筋細胞の動き、代謝活性を一細胞レベルで解析可能なシステムの開発を目指している。平成26年度までに、マイクロ電極を利用した心筋細胞の動きと酸素消費を同一細胞で評価可能なシステムを開発し、薬剤を添加した時の細胞動態を測定し、強心剤の薬理作用評価への応用が可能であることを示した。
心筋細胞では低酸素状態や薬剤の作用によりTCA回路が阻害されると嫌気性解糖により乳酸が生成して代謝性アシドーシスが誘導される。しかしながら、細胞レベルで拍動強度と酸素消費、乳酸産生、グルコース消費などを測定することは極めて困難であった。一方、電極表面に酵素を固定化することで、グルコースや乳酸濃度を測定可能なセンサーが構築されているが、マイクロ電極は電極表面積が極めて小さいことから酵素の選択的な固定化が難しく、酵素固定化マイクロ電極はほとんど開発されてこなかった。そこで、核酸を足場として利用することでマイクロ電極先端に酵素を選択的に固定化した電極を開発し、局所におけるグルコース濃度を測定可能であることを示した。平成27年度以降に細胞のグルコース消費測定へ応用する予定である。
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| 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
平成26年度は、研究実施計画通りに心筋細胞の代謝活性を評価するためのマイクロ電極の開発をすすめることができた。今後、開発した酵素固定化マイクロ電極を利用して細胞の代謝活性を評価する予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究実施計画に従って酵素固定化マイクロ電極の開発を進め、平成26年度までに開発したシステムと統合することで、細胞レベルでの代謝活性の評価を目指す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
平成26年度は酵素固定化マイクロ電極の開発を主に行ったことから、細胞の購入額が計画よりも少なくなった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
平成27年度以降は、細胞での解析系を開発することから、細胞の使用量が増える予定あり、また機器の改造も見込んでいる。
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