ヒト多能性幹細胞に由来する心臓オルガノイド作製のための基盤技術開発
| Project/Area Number |
20K12623
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
|
|---|
| Research Institution | Tottori University |
|---|
Principal Investigator |
白吉 安昭 鳥取大学, 医学部, 准教授 (90249946)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
經遠 智一 鳥取大学, 医学部, 助教 (60730207)
森川 久未 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (90707217)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
|
| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
|
|---|
| Keywords | ヒトiPS細胞 / 心筋細胞 / 蛍光タンパク質 / オルガノイド / 心外膜 / ペースメーカ細胞 / 心筋 / イオンチャネル / 心臓前駆細胞 / 分化誘導 / ヒト多能性幹細胞 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
生体の心臓は、4種の主要なサブタイプ心筋（心房筋、心室筋、洞結節ペースメーカ細胞、刺激伝導系細胞）から構成されている。本研究では、これら各種サブタイプ心筋を素材として用い、再組立することによって「心臓オルガノイド」と呼ばれる3次元組織の作製を目的とする。まず、心臓オルガノイド作製のための基盤技術として、ヒト多能性幹細胞（ES, iPS細胞）を用いて、心臓の主要な構成要素である4種のサブタイプ心筋の選別採取法の開発を行う。さらに、作製した各サブタイプ心筋の特性解析による評価を試みた後、解剖学的情報を基に再構成（再配置）にすることによって、心臓オルガノイド（ミニ心臓）の作製などを試みる。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
心臓は、少なくとも４種類のサブタイプ心筋からなっている。それらは、洞結節ペースメーカ細胞、刺激伝導系細胞、心房筋/心室筋細胞である。本研究では、これらをヒトiPS細胞より個別に作製して、解剖学的情報を元に再構築することによって、心臓オルガノイド形成を目指した。
これまでの研究により、（1）HCN4/SHOX2共陽性細胞として、ペースメーカ細胞をさらに純化できること、（2）MLC2a/MLC2v共陽性細胞として心房筋を分取できることを明らかにしてきた。
最終年度では、（3）予備的な実験結果ではあるが、心外膜の分化誘導に成功した。成体の心臓は、一番外側に心外膜によって囲まれており、外界から心臓を隔てる障壁となるのみならず、冠動脈が走るなど機能的にも重要な役割を果たしている。オルガノイドも心外膜で囲まれている必要があり、その点で、本研究により、心外膜で囲まれた心筋スフェロイドの作製に成功したことは、より成体心臓に近いオルガノイド形成法の開発につながるのではないかと期待している。さらに、（4）HCN4/SHOX2共陽性細胞として分取したペースメーカ細胞を用いて、AIによる画像解析によるヒトiPS細胞由来ペースメーカ細胞の新しい分取方法を開発した。
本研究では、４種のサブタイプ心筋のうち、ペースメーカ細胞、心房筋、心室筋の３種類のサブタイプ心筋の分取が可能となった。しかし、刺激伝導系細胞については、当初の計画通りに、HCN4/MLC2v共陽性細胞として分取することはできなかった。このため、本研究期間において、4種の細胞を組み合わせ、心臓オルガノイドの作製を試みるところまでは到達できなかった。しかし、サブタイプ心筋の分取法の開発およびそれによって得られた心筋細胞の特性解析、心外膜の分化誘導、AIによる心筋の分取法のなどの研究成果を得ることができた。
|
Report
(4 results)
Research Products
(12 results)
