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本研究では、（１）細胞内情報伝達の新規な可視化法を開発する、（２）既存の細胞内反応の可視化法を用いて、種々の電気刺激が細胞内情報伝達、特にCa２+濃度変化に及ぼす効果をリアルタイム観察し、電気刺激による細胞機能の制御法を確立する、（３）開発した新規な細胞内情報伝達の可視化法を用いる細胞への電気刺激効果の観察を試み、その細胞機能制御への応用を図ることを目的とした。
こうした目的に対し、H26年度には（１）の細胞内情報伝達反応の新規な可視化法として、表面プラズモン共鳴イメージング法の応用を進めた。種々の動物細胞を金薄膜でできたセンサチップ上で培養し、薬物刺激した際の細胞内情報伝達として、細胞質から細胞膜近傍へPKCなどの酵素タンパク質のトランスローケーションが起こるのを屈折率変化として観察できることを明らかにした。さらに種々の細胞膜受容体のアゴニストやアンタゴニストの検出・定量や作用評価に応用できることを明らかにできた。また（２）として、パルス幅と印加電圧が可変のナノ秒パルスの発生装置を自作した。さらに細胞内Ca2+濃度の変化を蛍光共鳴エネルギー移動で観察できる蛍光タンパク質であるYellow Cameleonを発現した株化神経モデル細胞を用い、ナノ秒電気パルスの印加による細胞内Ca2+濃度変化の誘起に成功した。
H27年度には、（１）のSPRイメージングシステムを幹細胞の神経細胞への分化に伴う薬物刺激応答変化の観察に応用し、分化判定に役立つことを示した。今後の幹細胞利用に極めて役立つ成果である。また、強制的に膜受容体を発現した細胞での薬物刺激応答観察により、膜受容体間の相互作用評価にも成功した。さらに（２）として、ナノ秒パルスの時間幅と電圧値の制御により、細胞内へのCa2+流入を一過的に制御できる可能性を示せた。（３）は時間切れで実施できなかったが、今後期待できる課題である。
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