2018 Fiscal Year Annual Research Report
Engineering of a matured muscle tissue construct by electrical stimulation-induced exercise and co-culturing iPS cell-derived neurons
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16H05909
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| Research Institution | Tokyo Women's Medical University |
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Principal Investigator |
高橋 宏信 東京女子医科大学, 医学部, 講師 (00710039)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 組織工学 / 再生医療 / メカノバイオロジー / 筋組織 / 神経組織 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度に引き続き、独自の手法により作製した筋組織モデルを利用して力学的刺激（負荷）が組織の成長に与える影響について評価した。これまでに、継続的な電気刺激によって運動負荷を与えることで筋組織の成熟化を促進することに成功している。そこで、より成熟した筋組織を構築することを目的として、さらに強い運動負荷を与えた(電気刺激のパルス幅を3ミリ秒から10ミリ秒に変更)ところ、筋組織の成熟度（収縮能）は同程度であった。したがって、組織の成熟化に運動負荷が効果的である一方、この手法のみで組織を成長させることには限界があることもわかった。そこで、運動負荷とは異なるメカノストレスに対する筋組織の反応性について検証した。具体的には、重量制御培養が可能な装置を使用して微小重力や過重力環境で筋組織を培養した。その結果、微小重力条件（10-3 G）では筋芽細胞の増殖や分化が抑制され、過重力状態（5 G）で培養することによって筋管分化が促進される様子が観察された。以上の結果から、重力環境が筋組織の成長に影響を与えることがわかった。これまでの研究結果から、運動負荷によって筋組織から産生されるIL-6が増大することも明らかにしており、重力負荷によっても同様にサイトカイン産生等に影響を及ぼすことについて今後検証していきたい。
本研究において、運動負荷および重力負荷によって筋組織の成長を促進および抑制させるメカノバイオロジーに基づいた手法を確立することに成功した。筋組織作製技術およびそれに対して様々なメカノストレスを与えるシステムを構築したことにより、筋成長メカニズムと力学的負荷の関係性をより深く追究するための研究として今後有用である。特に、動的な負荷である運動負荷と静的な負荷である重力負荷による筋成長の相違点に着目したアプローチが有効と考えている。
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| Research Progress Status |
平成30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 |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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