2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of cardiovascular tissue using bio 3D printer, stem cell technology, and elucidation of cellular dynamics in tissue
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16H02674
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
森田 茂樹 佐賀大学, 医学部, 客員研究員 (70243938)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 学 佐賀大学, 医学部, 助教 (50555084)
迎 洋輔 佐賀大学, 医学部, 助教 (90746570)
古川 浩二郎 佐賀大学, 医学部, 准教授 (90264176)
中山 功一 佐賀大学, 医学部, 特任教授 (50420609)
荒井 健一 佐賀大学, 医学部, 特任助教 (40752960)
野出 孝一 佐賀大学, 医学部, 教授 (80359950)
五條 理志 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (90316745)
戸田 修二 佐賀大学, 医学部, 教授 (80188755)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 心臓血管外科 / 組織工学 / 心筋再生 / 血管再生 / 人工臓器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではバイオ３Dプリンタ技術に幹細胞技術を応用することで移植可能な機能的な心血管組織を開発すると共に、その組織の成熟過程における細胞動態を解明することを目的としている。平成２８年度は計画予定どうりヒトiPS由来細胞で構成された心筋・血管組織型スフェロイドの最適化を図った。ヒトiPS細胞由来心筋細胞にヒト皮膚由来線維芽細胞やiPS細胞由来血管内皮細胞を配合し心筋組織型スフェロイドを作製した。スフェロイド形成後の培養期間に応じた血管網や細胞外マトリックス(ECM)の増加の病理組織学的、分子生物学的評価を行った。ヒト皮膚由来線維芽細胞を加えた方が、心筋細胞単独より細胞同士が接着（凝集）する現象が促進し、細胞外マトリックスの産生も向上する傾向を認めた。ヒトiPS細胞由来血管内皮細胞を配合し、スフェロイド内部に微小血管網を作ることを組織染色で確認し、さらにスフェロイドの高機能化を目的としてiPS細胞由来神経前駆細胞を配合したり、ゼノフリーな新たな試薬を加えるなどして、心筋組織型スフェロイドの拍動効率解析（動画解析ソフトを用いた収縮率、収縮速度、拍動数など）を行った。心筋細胞の拍動効率は培養液の温度にも影響をうけやすいため、温度ＣＯ２制御チャンバー内で解析した。スフェロイド形成段階で細胞外マトリックスが生理的に産生されているのに加え、単一細胞のみの培養より複数の細胞を組み合わせたほうがより高機能化することが確認できた。また今後データの蓄積により、混同する細胞腫や細胞比率、培養液の調整で、心筋組織型スフェロイドの拍動率、心拍数をある程度コントロール可能となることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
Scaffold freeな状態で立体細胞構造体を構築する上で、基盤となる心筋・血管組織型スフェロイドの最適化において重要な結果を得ることができ概ね順調に伸展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
バイオ３Dプリンタを用いた心筋・血管組織を構築するモデルとバイオリアクター内での組織成熟方法を確立する。構造体の力学的評価、病理組織学的評価、蛋白解析、構造体の組織学的解析による内部構造評価及び最適化・成熟条件、灌流条件の最適化(すでに開発されたバイオリアクターの改良を含む）を図りたい。
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