| Project/Area Number |
22K08934
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 55030:Cardiovascular surgery-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
長田 裕明 京都大学, 医学研究科, 助教 (10915432)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
升本 英利 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 上級研究員 (70645754)
村田 梢 京都大学, 医学研究科, 助教 (80884329)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Discontinued (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | iPS細胞 / 心臓再生医療 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究ではiPS細胞由来人工心臓組織において、糖代謝から脂肪酸代謝への代謝スイッチ・流水刺激や電気刺激などの物理的刺激が組織成熟に対して促進的に働き、臨床応用に資する成熟レベルを達成しうるかどうかを、成熟化培養・組織成熟の評価および心疾患動物モデルを用いた検証を通して明らかにし、組織解析により成熟関連分子機構を同定することによりそのプロセスの制御法を見出す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではiPS細胞由来人工心臓組織において、糖代謝から脂肪酸代謝への代謝スイッチ・流水刺激や電気刺激などの物理的刺激が組織成熟に対して促進的に働き、臨床応用に資する成熟レベルを達成しうるかどうかを、成熟化培養・組織成熟の評価および心疾患動物モデルを用いた検証を通して明らかにし、組織解析により成熟関連分子機構を同定することによりそのプロセスの制御法を見出す。本年度は以下の2項目において主に研究開発を行った。
1. iPS細胞由来心臓組織の作製：昨年度までに代表的なiPS細胞ラインを用いた3Dマイクロ心臓組織の作製プロトコルを確立していた。本年度はこのプロトコルを用いて、理研バイオリソース研究センターから入手した家族性拡張型心筋症患者由来iPS細胞（HPS1799株）を用いて同様の3Dマイクロ心臓組織の作製を試み、その作製プロトコルを確立すると同時に、機能評価を実施し、心拍動およびカルシウムターンオーバーにおいて病的な表現型を組織においても再現していることを確認した。
2. 物理刺激による成熟化培養条件の特定：昨年度までに各種脂肪酸の投与による組織の成熟化について検証した。本年度はこれまで報告されている電気刺激による成熟化をさらに発展させ、電気刺激と同期させる形での動的流水培養を実施することで、組織の構造が成熟化に向かうことを見出した。またその心臓組織の成熟化を、物理生物学的機能（電気刺激に対する応答性）、組織学的特性（蛍光免疫染色、組織免疫染色、電子顕微鏡観察）、生化学的特性（リアルタイム定量PCR解析）、および配向性により評価した。さらにこれらの成熟化組織に対してシングルセルRNA-seq解析を実施し、成熟化に関連する複数の生物学的パスウェイの活性化を確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度は昨年度までの研究成果を用いて、心疾患患者由来iPS細胞を用いた3Dマイクロ心臓組織の作製に成功し、さらに新たな成熟化アプローチである電気刺激トレーニングと動的流水培養トレーニングとの併用による組織の成熟化を達成できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はこれまでの研究成果による健常および疾患iPS細胞由来の3Dマイクロ心臓組織の臨床応用を目指し、心疾患動物モデルへの移植による心臓再生医療における有効性の検証、および組織機能評価系の確立による創薬研究に向けた基礎的検討を実施する。
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