2016 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanical stress induce the direct reprogramming to cardiomyocytes
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15K18952
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
宮坂 恒太 東北大学, 加齢医学研究所, 助教 (20590300)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | メカニカルストレス / ダイレクトリプログラミング / 心筋細胞 / 伸展刺激 / 脂質代謝 / 脱細胞処理 / 心臓再構築 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請研究では、心筋へのダイレクトリプログラミングに、伸展刺激などのメカニカルストレスが重要であると想定し、その分子機構を解明することを目的としている。さらに、最終的には、細胞単位ではなく心臓組織全体を再構築し、生体で機能させることを目標とした。
本研究期間の最終年度では、伸展刺激により分化誘導をかけた心筋細胞が、心筋細胞としての機能を有しているか、さらに、生体心を再構築することができるかを検証した。まず、伸展刺激を負荷して、心筋分化を誘導した細胞において、脂質代謝が亢進しているかを検証した。通常の心筋繊維芽細胞では、糖代謝によってエネルギーが産生されているが、心筋細胞では糖ではなく、脂質を主なエネルギー源としている。すなわち、繊維芽細胞から心筋細胞への分化に伴って、エネルギー源が糖から脂質にシフトすることは必要不可欠な現象である。伸展した細胞に、糖代謝を抑制する試薬、又は脂質代謝を抑制する試薬、もしくはその両方を添加し、ATPの産生を定量した。その結果、伸展細胞では、脂質代謝依存的なATP産生が大きかった。
次に、マウス個体から摘出した心臓を界面活性剤で処理し、心臓を構成する細胞を細胞外基質を残してすべて脱落させた。そこに、心筋繊維芽細胞をかん流することで播種した。細胞が心臓に定着したのを確認した後、心臓をコラーゲンゲルに包埋し、ゲルごと直接、伸展刺激を負荷した。細胞の生存維持が難しく、細胞数の確保が課題として残ったが、伸展した再構成心臓では、非伸展の再構成心臓に比べて、心筋分化マーカーの発現が亢進しており、免疫染色により、アクチニンの発現が観察できた。
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