ヒト骨格筋オルガノイドを活用した低酸素依存性マイオカインの網羅的探索と評価
| Project/Area Number |
23K27980
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| Project/Area Number (Other) |
23H03290 (2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 59020:Sports sciences-related
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| Research Institution | Osaka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
中村 友浩 大阪工業大学, 工学部, 教授 (30217872)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
奥崎 大介 大阪大学, 免疫学フロンティア研究センター, 特任准教授(常勤) (00346131)
横山 奨 大阪工業大学, 工学部, 講師 (30760425)
大友 麻子 東海大学, 医学部, 講師 (50535226)
藤里 俊哉 大阪工業大学, 工学部, 教授 (60270732)
橋本 健志 立命館大学, スポーツ健康科学部, 教授 (70511608)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2028-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥18,850,000 (Direct Cost: ¥14,500,000、Indirect Cost: ¥4,350,000)
Fiscal Year 2027: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2026: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2025: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2023: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
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| Keywords | 低酸素 / マイオカイン / オルガノイド / 三次元培養筋 / ３D培養筋 / 骨格筋オルガノイド / 骨格筋 |
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| Outline of Research at the Start |
近年、体重の約40%を占める骨格筋は筋収縮に伴ってマイオカインと呼ばれる生理活性物質を分泌する器官であることが知られており、高齢化社会における健康維持や健康寿命の延伸に重要な役割を持つことが明らかにされている。生体筋では運動中に低酸素代謝応答を生み出すことも知られているが、マイオカイン分泌との因果関係については 不明な点が多い。動物実験から低酸素依存的に発現が変動するマイオカインも一部知られているが、ヒト骨格筋における発現応答については全く解析が行われていない。本研究はヒト由来3D培養骨格筋を創出し、低酸素に依存して分泌されるマイオカインの網羅的探索および評価を行うことを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2023年度は1)ヒト不死化骨格筋細胞の培養、分化成熟評価（中村、藤里、橋本）、2)3D培養プラットフォームを利用したヒト不死化骨格筋細胞の培養、分化成熟評価（中村、藤里、橋本）を実施する予定であった。先行予備データでは脱細胞化した豚血管を人工腱とし、ヒト骨格筋細胞をコラーゲン包埋して3D培養した場合、人工腱から外れる挙動が観察されたため、ヒト間葉系幹細胞において3D培養実績がある不織布チタン繊維スキャホールドを成型した人工腱を活用して培養を試みた。ヒト不死化骨格筋細胞の作製は共同研究者とともに行ったが、不死化できたものの十分な細胞を得ることができなかった。そのため、市販されている初代ヒト筋細胞を培養して3D化する方法に切り替えて行った。その結果、チタン人工腱に付着して３次元化することに成功し、電気刺激印加による収縮力評価や、マイオカインの１つであるIL6の検出も可能となった。しかしながら、やはり、十分な細胞数を得ることができなかったために、ヒトiPS細胞から筋細胞を誘導して３次元化培養することに切り替えた。その結果、得られたヒトiPS細胞由来の筋細胞は実験をすすめる上で十分な量であり、かつ筋分化誘導できること、さらにチタン人工腱に付着して３次元化することに成功し、電気刺激印加による収縮力評価も可能となった。
また、ヒト筋細胞の培養プラットフォームの構築に時間を有したために、平面培養系との十分な比較評価ができていない。そのため、2026年度からの実験予定である３D培養系に対する低酸素曝露実験をマウスC2C12を活用した培養筋に対して先行実施して収縮機能の評価を行った。その結果、本モデル培養筋に対する低酸素曝露は収縮機能の低下をもたらすことが明らかとなり、低酸素曝露実験の妥当性も検討することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
平面筋培養系や成熟筋細胞との筋分化および成熟評価が実施できていないため。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度の遂行結果から2024年度は、ヒトiPS細胞から筋細胞を誘導して３次元化培養する培養プラットフォームを活用して平面培養系や成熟した筋細胞との比較、評価を実施する。ヒトiPS由来の三次元培養筋の評価が早期に終了した場合、2025年度以降に予定している低酸素曝露実験を試行する。
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Report
(1 results)
Research Products
(4 results)
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[Journal Article] Novel platform for quantitative evaluation of medicinal efficacy based on contractility of artificial skeletal muscle2023
Author(s)
Kishishita, K., Nakamura, T., Mizutani, M., Fujisato, T., Hashimoto, T., Matsui, N., Marrruki-Uchida, H., Iemoto, N., and Yokoyama, S.
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Journal Title
Journal of Biomechanical Science and Engineering
Volume: 18
Issue: 4
Pages: 23-00396-23-00396
DOI
ISSN
1880-9863
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Peer Reviewed / Open Access
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