2017 Fiscal Year Research-status Report
ヒトiPS細胞由来心筋細胞の特徴付けによる催不整脈性リスク指標の確立
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17K08608
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| Research Institution | Toho University |
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Principal Investigator |
中瀬古 寛子 東邦大学, 医学部, 講師 (80408773)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ヒトiPS細胞 / 心筋細胞 / 催不整脈性 / マルチチャネル遮断薬 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒトiPS細胞由来心筋細胞シートの特徴づけをE-4031、bepridil、amiodaroneを用いて行い、催不整脈性の指標を模索した。心筋細胞シートの興奮伝導は多電極システムにて計測し、1 mm四方上の64電極上における細胞外電位変化を測定した。2電極から電流を注入して細胞シートのペーシングを行い、刺激周期長は600~1,600 msとした。この条件下で細胞外電位幅（FPD）、刺激の電流閾値、伝導速度、有効不応期を薬物非存在下、薬物存在下で測定した。また有効不応期とFPDの差分から再分極後の不応期(PRR)、各刺激周期長に対するFPD変化の傾きを非線形式にフィッティングさせて求めた。E-4031、bepridil、amiodaroneにおけるそれぞれの指標の変化を比較した結果、ヒトiPS細胞由来心筋細胞シートにおいてPRR延長は伝導抑制と比例関係にあり、PRRの算出は薬物のNaチャネル遮断とそれに伴う伝導抑制作用の指標として有用であることが明らかになった。各刺激周期長に対するFPD変化の傾きは選択的IKr遮断薬であるE-4031では有意に増大したが、不複数のKチャネルを遮断するbepridilとamiodaroneでは有意に変化しなかったことから、この指標は複数のKチャネル遮断におけるIKr遮断作用の寄与を判定するのに有用であることが示された。FPD変化の解析により、マルチチャネル遮断薬において、Kチャネル遮断に対するCaチャネル遮断のバランスを判定するのに有用であることが示された。以上より、候補化合物による伝導抑制、IKr遮断作用の寄与およびCaチャネル遮断のバランスを示す指標としてPRR、刺激周期長に対するFPD変化の傾き、FPD変化がそれぞれ有用であることが示唆された。現在原著論文を執筆中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
H29年度はヒトiPS細胞由来心筋細胞シート、多電極システムおよびプログラム刺激の組み合わせを用いて、コントロール、選択的IKr遮断薬であるE-4031、マルチチャネル遮断薬で抗不整脈薬のbepridilとamiodarone存在下における細胞シートの興奮伝導における電気生理学的変化を多面的に解析した。その結果、マルチチャネル遮断作用を示す候補化合物を解析する上で、薬物の伝導抑制、IKr遮断作用の寄与およびCaチャネル遮断のバランスを示す指標として再分極後の不応期(PRR)、刺激周期長に対する細胞外電位幅（FPD）変化の傾き、FPD変化がそれぞれ有用であることを示すことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
連続刺激下におけるFPD変動のPoincaré plot解析
H29年度の研究において、同時に自発活動の測定も行ったところ、薬物の濃度や時間経過によって自発活動を先導する細胞の位置や自発頻度が変動することが明らかになり、自発活動下における細胞外電位幅（FPD）変動の計測は最低これら二つの不確定要素を持つことが明らかになった。そこで、当初の予定通り、H30年度は66発の電気刺激下で51発におけるFPDの変動を測定することを計画している。薬物はE-4031と複数のマルチチャネル遮断薬を解析する予定である。また昨年度は初代のiCell cardiomyocyteで研究を行ったが、現在iCell cardiomyocyte2（スクエア）が多く研究に用いられているので、今後はiCell cardiomyocyte2を中心に用いる予定である。またセルモーションイメージングシステムSI8000シリーズと多電極システムMED64を組み合わせた実験の予備試験をおこなう予定である。
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| Causes of Carryover |
H29年度は既に購入済みであったiCell cardiomocyte、多電極プローブ、薬物などを用いて実験を行ったので、支出が予定より少なくなったことを報告する。H30年度はiCell cardiomocyte2（スクエア）の購入（1チューブ22万円）に加え、薬物、消耗品を購入する予定である。多電極プローブは電極部分が改良されたタイプが発売され、旧型の生産が終わる予定なので、30枚新型を購入する予定である（1枚当たり3万円）。また、東邦大学の総合研究部にセルモーションイメージングシステムSI8000シリーズに納入されたので、それに多電極システムMED64を組み合わせるためMED温度制御付コネクター（品番：MED-CP04H、価格：80万円）と灌流キャップ（品番：MED-KCAP01）の購入を計画している。
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