心筋膜電位イメージング
電位感受性プローブにより膜電位変化を光学信号に変換し、測定に適した細胞や組織領域の電気活動を観察します。単一点での電気生理学的記録を補完し、領域間の比較や電気活動の空間的な特徴の研究に活用できます。
循環器研究と創薬初期の検討を対象に、測定条件をそろえ、解釈可能な機能指標とわかりやすいデータを提供します。活動電位の挙動やリズム安定性の探索的評価、化合物による膜電位動態の変化の比較、適切な多細胞試料での伝播解析、心筋の興奮性・再分極に関わる機序研究に利用できます。
イメージング手法
- 電位感受性色素による速い膜電位変化の記録。
- モデルと研究目的に適合する場合の遺伝子コード型電位インジケーター（GEVI）の使用。
- 研究目的に応じたペーシング・刺激条件の選定。
対応する研究モデル
初代心筋細胞、iPSC由来心筋細胞、心臓オルガノイド・心臓様組織に対応します。モデルの由来、培養による成熟度、組織の厚さ、光学的な観察条件は、測定方法と結果の解釈に影響します。適切に調製した新生仔・成体のげっ歯類初代心筋細胞、研究目的に合った培養形態のヒトiPSC由来心筋細胞を用います。オルガノイドや微小組織では、十分な染色・指示薬発現と観察条件を確認します。
試料調製、成熟度、自発拍動・ペーシング、温度、曝露条件を踏まえて比較します。オルガノイドの観察可能な領域から得た記録だけで、三次元組織全体の電気的挙動を判断することはできません。
主な評価指標
| 評価項目 | 解析内容 |
|---|---|
| 光学的活動電位 | 波形形状を解析し、信号品質が適切な場合には活動電位持続時間を評価します。 |
| 拍動リズム | 拍動頻度、拍動ごとの一貫性、異常な電気活動のパターンを評価します。 |
| 領域別の電気活動 | 分離して観察できる領域間で、活動開始の時刻、同期性、伝播特性を比較します。 |
| 他の機能指標との関係 | 電気活動の変化と、カルシウムトランジェントや収縮応答との関係を比較します。 |
光学信号は通常、膜電位の相対的な変化を示します。絶対膜電位、細胞外電位、光学的活動電位は、それぞれ異なる測定値として解釈する必要があります。立ち上がりなどの速い過程の解析は、撮像速度、指示薬の応答、信号対雑音比によって制限されます。
信号品質が十分な場合には、所定の再分極レベルでの光学的活動電位持続時間、波形変化、リズムの乱れを解析します。異常イベントには波形の確認が必要であり、伝播解析には十分な空間・時間サンプリングと信号品質が求められます。
電気活動と他の機能信号
心筋膜電位イメージングの例
膜電位の結果をカルシウム動態や収縮と比較し、電気的興奮と機械的な活動の関係を検討できます。測定の適合性はモデルごとに評価します。複合的な解析は、常に全信号を同時に取得することや、動画像による収縮解析で力を直接測定することを意味しません。
試験設計・品質管理・納品内容
研究目的に応じて、モデル、処理濃度、曝露時間、対照条件、反復数を設定します。結果は試料の状態と品質管理情報を踏まえて解析します。動き、退色、背景蛍光、ベースライン変動、ペーシングや照明に由来するアーティファクトを確認します。
- プローブ、撮像条件、関心領域、信号品質の説明。
- 光学的な電気活動の波形、合意した指標、濃度応答または時間応答、定量結果。
- 退色、動き、撮像条件が結果の解釈に及ぼす影響の説明。
- 結果に付随する測定方法、ROIの定義、代表波形、除外理由。
