2016 Fiscal Year Research-status Report
バイオ3Dプリンターを用いたスキャホールドフリー心筋構造体の作製及び機能の検討
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16K19968
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
荒井 健一 佐賀大学, 医学部, 寄附講座助教 (40752960)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | バイオ3Dプリンタ / 組織工学 / 心筋ポンプ / iPS細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
接着細胞の自己凝集能を利用したスフェロイドを任意の形態で積層することで、足場材料を使用せずに3次元組織を作製出来る「バイオ3Dプリンタ」を開発してきた。本研究ではバイオ3Dプリンタを用いた心筋構造体を作製している。
平成28年度は、ヒト心筋スフェロイドの作製及び、ヒト心筋構造体の作製に取り組んだ。ヒト心筋スフェロイドは、ヒトiPS由来心筋細胞、血管内皮細胞、線維芽細胞を任意の比率で作製することで、培養7日目には、スフェロイド内部で血管網が構築されていると思われる箇所が確認された。加えて、バイオ3Dプリンタを用いて構造体を作製する為に重要な要素であるスフェロイド直径、真円度も安定していた。更に、スフェロイドの拍動を撮影した動画を解析した結果、一定のリズムで収縮を繰り返していることが明らかになった。
上記で作製したスフェロイドを用いてバイオ3Dプリンタにより心筋構造体を作製した。その結果、培養1日目には、スフェロイド同士の融合が始まり拍動が同期していた。培養7日目に、剣山から回収することでチューブ状の心筋構造体を得ることが出来た。本構造体は、剣山から回収直後は、スフェロイドの形態が残っていたが、更に培養を続けることで、滑らかな状態となった。更に組織標本を作製し、各細胞種が構造体内でどのような挙動を示しているのか確認した。その結果、構造体の内部には血管内皮細胞が局在し、血管網と思われる箇所が見られ、心筋細胞は主に外側に局在していた。このことから、スフェロイド同士が融合し、構造体を作製することで自己組織化が生じている可能性が示唆された。
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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
平成28年度に遂行する予定のヒト心筋スフェロイドの作製及び、バイオ3Dプリンタを用いたヒト心筋構造体の最適な作製方法は、ほとんど確立出来た。加えてスフェロイド、構造体のカルシウムイメージング、マイクロ粒子を用いた拍動の非侵襲的な検討を始めている点から、順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度の結果を踏まえて、平成29年度は心筋構造体を侵襲・非侵襲的に評価して、移植まで応用可能か検討する。現在、課題としては作製した心筋チューブ構造体は剣山から回収直後は強い拍動を有するが、培養を続けていくと拍動が徐々に弱くなってしまうことが明らかになっている。解決策として物理刺激又は電気刺激が可能なバイオリアクターの開発を検討する。
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[Presentation] Addition of human iPS-derived neural progenitors influences the contractile function of cardiac spheroids2016
Author(s)
Mukae Y, Itoh M, Furukawa K, Kitsuka T, Arai K, Oyama J, Nakayama K, Node K, Morita S
Organizer
International Conference on Biofabrication
Place of Presentation
Wiston-Salem, North Carolina, USA
Year and Date
2016-10-29 – 2016-10-31
Int'l Joint Research
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