2020 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) |
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)
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)
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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 |
古典的な細胞自己凝集現象（スフェロイド形成）やスフェロイド融合現象を利用し、任意の3次元組織を構築するバイオ３Dプリンタ技術を開発してきた。本技術にヒト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。
これまでヒト由来線維芽細胞を主体とする管状構造体をバイオリアクターで成熟させることで、ヒト正常血圧の10倍以上の力学的強度（圧力破砕試験）を有する構造体の作製に成功した。さらに外科的手法を加える免疫不全ミニブタ（頚部）への長期移植実験に成功した。
ヒト人工多能性幹細胞由来の心筋細胞（iPSC-CM）を使用して足場のない大型化した3次元（3D）管状心臓構造の作製に成功した。イソプロテレノール、プロプラノロール、またはブレビスタチンなどの薬剤の心毒性や心筋の反応をin vitroで評価できる可能性が見いだされた。
細胞外マトリックスはフィブロネクチンを介してインテグリンと結合し、PI3K/AKTやMAPKなどのシグナル伝達経路の活性化に繋がり、細胞接着や生存、蛋白合成を調節している。PI3K/AKT経路に注目し、関係する84遺伝子の発現分析を行い、相対的発現差があるものの中から、細胞接着や経路に焦点を当て、大表的な6つの遺伝子を同定した。PI3K/AKTカスケードを制御することで、３次元構造体の機械的強度や作製期間を調整できる可能性が見いだされた。本研究成果は自己細胞凝集現象（スフェロイド形成）と融合現象のメカニズム解明、敷いては本バイオ３Dプリンタ技術を用いた再生工学のさらなる発展に貢献する可能性がある。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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