2020 Fiscal Year Research-status Report
ヒトiPS細胞由来生体模倣性人工心臓組織の成熟化制御による疾患再現および創薬研究
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19K09281
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
升本 英利 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 上級研究員 (70645754)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川東 正英 京都大学, 医学研究科, 助教 (00837700)
湊谷 謙司 京都大学, 医学研究科, 教授 (20393241)
武田 匡史 京都大学, 医学研究科, 客員研究員 (40547501)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | iPS細胞 / 心臓再生医療 / 病態モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ヒトiPS細胞由来生体模倣性人工心臓組織に対する成熟化の制御により、難治性重症心疾患の病態を高度に模した人工組織を作製し、病態発症メカニズムを解明すること、さらに薬剤スクリーニングによる治療薬開発のための技術的な基盤を確立することを目的とする。
昨年度までにヒトiPS細胞からの心血管系細胞の分化誘導系の人工心臓組織作製における最適化を行い、安定して自己拍動する人工組織を得る方法を確立した。また、バイオマテリアルを用いた円柱状のヒトiPS細胞由来人工心臓組織に対する動的流体刺激および電気刺激の併用に関する実験系を確立し、これらの物理的トレーニングによる心筋層の増加などの組織成熟を認めた一方、刺激による細胞障害および組織断裂が明らかとなった。これを受けて本年度は組織鋳型の形状などの改良を重ね、最終的に細胞・組織障害を来すことなくトレーニング培養しうる系を確立した。また、適切な条件下での電気刺激と動的流体刺激の併用により、心筋層の肥厚化および細胞生存の上昇が促されることを見出した。さらに、これらのトレーニング培養により、人工心臓組織内に血管網が形成されることを見出した。また、微細加工技術を用いたOrgan-on-a-chipの手法により、マイクロ流路を有するマイクロ流体チップを開発し、上記の人工心臓組織と組み合わせることにより、iPS細胞由来人工心臓組織の生理学的機能を高感度に評価する方法を開発し、論文発表を行った。
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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
人工心臓組織に対する物理的トレーニングにおいて細胞および組織障害を来すことなく心筋層の肥厚化を伴う組織の成熟化を促す条件を同定することができた。また、人工心臓組織の機能を高感度に評価する系を確立し、論文発表に至った。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度は本研究成果をもとに、遺伝子解析・生物物理学的手法によるメカニズム解析を重ねることで、生体心臓組織に近いiPS細胞由来心臓組織の作製を目指し、さらに創薬研究に向けた検討として各種循環作動薬あるいは心毒性が知られている薬剤の投与による薬理学的な反応についても検討を行い、最終的に創薬研究に向けた技術基盤を確立する。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染症の蔓延および研究室閉鎖により一時的にiPS細胞培養実験を中断せざるを得ず、そのために未使用経費が生じたが、その分の実験を次年度に追加で行うことにより、最終的に予定の研究成果を達成しうる見込みである。
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Research Products
(15 results)
