| Project/Area Number |
22K12801
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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 90110:Biomedical engineering-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
LI JUNJUN 大阪大学, 大学院工学研究科, 特任准教授(常勤) (10723786)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
劉 莉 大阪大学, 大学院医学系研究科, 特任准教授 (50380093)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | iPSC / Cardiomyocytes / Drug assessment / Tissue engineering / pluripotent stem cells / maturation / drug assessment / cardiomyocytes / regenerative medicine / Pluripotent stem cells / Maturation |
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| Outline of Research at the Start |
ヒトiPS細胞由来の心筋細胞は再生医療への応用だけではなく、創薬や薬剤毒性評価への応用にも期待されている。しかし、既存の心筋細胞分化誘導法で得られた心筋細胞はまだ未熟であるため、創薬への応用に十分満たされていない。本研究課題において、自発循環進行波を利用して、未熟な心筋細胞の成熟度を加速させ、最終的に成人と近いレベルの心筋細胞を獲得し、心筋毒性評価や創薬への応用を実現することを目指している。さらに、ドラックスクリーニングの応用に合わせ、自発性循環進行波現象を誘導するデバイスを融合したMulti-wells多電極システムを開発し、ハイスループットスクリーニング可能なシステムの開発を目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, stable traveling waves were successfully and efficiently reproduced in a 24-well plate using a newly designed device and were stably maintained for over 14 days. The maturation of iPSC-derived cardiomyocytes paced by the waves was confirmed through immunostaining, electrophysiological recording, RNA sequencing, TEM, OCR, western blotting, and motion analysis. Drug responses were evaluated using compounds with varying levels of Torsades de Pointes (TdP) risk: low-risk drugs (verapamil, ranolazine) showed low arrhythmia rates, while high- and intermediate-risk drugs (quinidine, pimozide) increased arrhythmia incidence, demonstrating the system’s utility in drug safety assessment. As outcomes, one PCT patent was filed, four papers were published, and one oral presentation was given at an conference. This presentation received the 21st Young Investigator’s Award for International Students.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
最近、FDAはモノクローナル抗体などの医薬品に対する動物実験の義務を段階的に廃止する方針を示しました。iPSC由来の心臓オルガノイドは動物実験の代替として期待され、薬剤毒性評価の新しいプラットフォームとなります。しかし、iPSC由来心筋細胞の未成熟性が薬剤応答の精度を制限する課題があります。我々のシステムは心筋細胞の成熟を促進し、より正確な薬剤応答を実現しました。これにより、PMDAによる偽陽性薬剤候補の誤却下を減らし、創薬の効率向上とコスト削減に貢献します。また、動物実験削減という倫理的課題にも応え、持続可能な医療社会の実現に寄与する技術です。
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