2018 Fiscal Year Research-status Report
Drug response of scaffold-free cardiac constructs fabricated using bio-3D printing
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18K08763
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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, 特任助教 (40752960)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
下戸 健 福岡工業大学, 情報工学部, 准教授 (40412457)
中山 功一 佐賀大学, 医学部, 教授 (50420609)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | バイオ3Dプリンタ / 心筋組織工学 / 薬理学 / ヒトiPS細胞由来心筋細胞 / 動物実験代替法 |
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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。我々は既にバイオ3Dプリンタを用いた心筋構造体を作製方法を確立している。
管状の心筋組織体は体内で血液の送り出すこと為の補助型人工心臓として利用することを研究目的としているが、課題として、臓器移植代替法として本技術を確立する為には、多大な時間を要する。そこで本研究では、本技術を早い時期に医療に活かす為に、新薬開発の為の動物実験代替法として使用できないか検討した。
平成30年度は、ヒト心筋組織体を剣山上に作製方法、及び収縮力の評価方法を検討した。その結果、「剣山の針」の移動量から心筋組織体の収縮力を評価出来ることがわかった。更に、心筋組織体を用いて様々な薬剤の薬理応答性試験、心毒性の評価試験を検討した。
その結果、可逆性があることが知られている薬剤を加えると心筋組織体の収縮力、拍動回数が薬剤依存で増減し、薬剤を除去、洗浄して培養することで、薬剤添加前の値に戻ることから、我々の作製した心筋組織体は可逆性も評価できることがわかった。更に心毒性に関しては、心臓内に累積する量が増加することで心毒性が生じる薬剤を用いて、収縮力の評価と組織染色による心筋細胞特異的なタンパク質量の増減、細胞の生存率を評価することで検証できることがわかった。以上のことから、薬理応答性に関しては、剣山の針の移動量のみで評価することが可能であり、心毒性に関しては組織染色の結果と組み合わせることで評価出来ることが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
平成30年度に検討する項目であった「バイオ3Dプリンタを用いたヒト心筋構造体の作製」、「剣山の針の移動量を利用した構造体の収縮力解析システムの確立」を挙げており、両者共に、達成している。従って、2年目に遂行する「ヒト心筋構造体に対する各薬剤の薬理試験」に取り組んでいる所である。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成31年度は、「ヒト心筋構造体に対する各薬剤の薬理試験」を検討する予定だが、既に初期検討は完了している為、速やかに心筋組織体への薬理応答性の実験結果を得ることが出来る。実験結果を解析し、ヒトの心臓と何処まで薬理応答性が合致しているのか、データ解析をする予定である。
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| Causes of Carryover |
研究分担者の下戸健准教授が平成30年度にカナダへ留学した為、福岡工業大学側の分担項目である「収縮力解析システム」を確立する為の機器、道具などの準備が間に合わなかった。従って、翌年度には、次年度使用額と合算して、収縮力システムを確立する為に、装置の部品などを購入する予定である。
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