2019 Fiscal Year Annual Research Report
Construction of ventricular tissue from human iPS cell-derived cardiomyocytes on vECM-nanographene composite substrate
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17K01352
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
馮 忠剛 山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (10332545)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 孝夫 山形大学, 大学院医学系研究科, 教授 (00142654)
小沢田 正 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (10143083)
梅津 光生 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90132927)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | サッブタイプ心筋細胞分化 / 心室筋細胞分化 / ヒトiPS細胞 / 心室細胞外基質 / 弾性伸縮ナノグラフェン電極 / 動的応力 / 電気刺激 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は本研究の最終実施年度ともあり、これまでの研究成果の集成と目標達成に向けて研究計画に従い下記の研究実績を得た。
1. ヤギ心室組織細胞外マトリックスのハイドロゲル（vECMgel）を培養基質のベースとし、その構造力学特性と電気伝導特性を向上させるため新たな複合ナノグラフェン薄膜電極（PEDOT:PSS-nGraphene-latex電極）を開発し包埋した。ナノグラフェン薄膜の形状パターンの最適設計などにより応力・電気刺激の印加によってその生化学・構造・電気特性を調節し、心筋分化に適応する培養基質（vECMgel＋nGraphene基質）を創製した。
2.培養細胞に動的ひずみ及び電気刺激を同時に印加できるバイオリアクターを開発し、培養分化実験を行った。免疫蛍光染色により観察を行い、成熟心筋細胞マーカーcTnT、心室筋細胞マーカーMLC2vの発現が確認された。
3. 上記のvECMgel＋nGraphene基質上でヒトiPS細胞から系統的に心筋細胞系に分化誘導
を行った。心筋細胞マーカーcTnTと心室筋細胞マーカーMLC2vの蛍光染色によって全てのvECMゲル上でのサンプルがコントロールのMatrigelコーティング上のものより高い発現傾向を確認し、遺伝子解析に関してもcTnTの発現は3種のvECMゲル上で有意に確認できた．特に100mM EDAC-12.5mg/mL vECMゲル上でヒトiPS細胞を心筋細胞への分化について，心筋細胞への分化が促進される傾向にあることが示唆された。
4. 中間モジュールに積層などの技法による3次元培養ではvECMgel＋nGraphene基質上の2次元培養より更なる階層的構造を有する心室筋再生組織の構築とヒトiPS細胞の分化‐選択‐組織構築の一連の過程を一貫して統合的な機能的再生心室筋組織の創出可能性を示唆した。
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