2018 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) |
荒井 健一 佐賀大学, 医学部, 特任助教 (40752960)
中山 功一 佐賀大学, 医学部, 教授 (50420609)
伊藤 学 佐賀大学, 医学部, 助教 (50555084)
戸田 修二 佐賀大学, 医学部, 教授 (80188755)
野出 孝一 佐賀大学, 医学部, 教授 (80359950)
古川 浩二郎 佐賀大学, 医学部, 客員研究員 (90264176)
五條 理志 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (90316745)
西田 誉浩 佐賀大学, 医学部, 教授 (50284500) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 組織工学 / 幹細胞技術 / 組織内細胞動態 / 心血管組織 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
組織工学技術にヒトiPS 由来細胞などの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本研究の目的としている。心筋細胞の成熟要素の1つとして、電気刺激が言われており、心筋の発生過程において電気刺激は、収縮とは無関係に心筋特異的遺伝子発現や心筋分化に影響を及ぼすことが示唆されている。我々はThe Gibco® PSC Cardiomyocyte Differentiation Kitを使用し、iPS細胞を心筋前駆細胞まで分化させた後、培養筋細胞電気刺激システムを用いて、電気刺激を与えながら培養した群と電気刺激を与えず培養した群で心筋成熟や分化、収縮性に違いがあるか検討を行った。両群ともにトロポニンT、アクチニン、β-レセプター抗体を使用して、免疫染色を行い共焦点顕微鏡で観察を行った。トロポニンT、アクチニン、β-レセプターは電気刺激群で若干、密に観察された。
電気刺激群での心筋成熟優位性が示唆されたが、拍動性においては評価困難であった。今後は蛋白定量評価などの追加実験をおこない、さらなる検討が必要であると考えられた。2-Cl-C.OXT-Aを投与することで、より高機能なiPS細胞由来心筋スフェロイドの作製に成功し、PDFを介して拍動、収縮が促進されることを示した。心筋構造体に関しては移植実験までは進んでいないが、より大型化した心筋構造体の作製には成功した。血管様構造体の作製においては、線維芽細胞を主体とするスフェロイドを積層した構造体をバイオリアクターで成熟させることで、大動物実験において3か月以上の血流開存を得た。
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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
血管構造体においては構築法、成熟方法の改良によって、移植において十分な力学的強度が得られ、線維芽細胞を主体とするものであるが、長期的な大動物移植結果が得られてきている。心筋構造体に関してはより高機能な心筋組織型スフェロイドの作製、その作用機序の解明にも成功した。移植実験までは進んでいないが、大型化した心筋構造体の作製にも成功し、おおめね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続きヒトiPS細胞から機能的心筋組織の構築法とバイオリアクター内での組織成熟方法を確立し、組織の大型化に向けて研究を進める。血管構造体においては構造体の成熟方法をさらに改良することで、移植後のより長期的な検証へと発展させたい。
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