Creating "3D mini heart" for transplantation of heart failure

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H00542
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 55:Surgery of the organs maintaining homeostasis and related fields
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Sawa Yoshiki 大阪大学, 大学院医学系研究科, 特任教授 (00243220)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 李 俊君 大阪大学, 大学院医学系研究科, 特任助教 (10723786) ; 劉 莉 大阪大学, 大学院医学系研究科, 特任准教授 (50380093) ; 植村 寿公 大阪大学, 大学院工学研究科, 特任教授 (60176641)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: iPS由来心筋細胞 / 組織構築 / デバイス / ファイバー / 回転培養

Outline of Final Research Achievements

Pluripotent stem cell-derived cardiac patches have been extensively used for treating myocardial infarction and have shown potential for clinical application. However, the limited thickness of the patch can hamper its therapeutic effect. We previously developed a fibrous scaffold that allowed the formation of well-organized cardiac tissue constructs. In this study, based on the above technology, we created a mini heart tissue with cardiomycyte, fibroblast and vascular endothelial cells. Under a dynamic perfusion culture system, we organized into thick and viable tissue of 1 mm thickness. The 3D mini heart tissue demonstrated enhanced contractile properties and up-regulated cytokine and ECM secretion compared to the single-layer fiber sheet control group. Notably, The 3D mini heart tissue group showed improved functional recovery and less fibrosis when used to treat the myocardial infarction model.

Free Research Field

組織医工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究課題を通して、組織工学技術を駆使した高機能化心筋組織による新規移植法の有効性が判明され、今後虚血性心不全の大動物試験、拡張型心筋症への適応性、さらに臨床試験への実現が期待できる。
また、本研究課題は複数分野の独創的技術およびアイデアにより開発したシステムであり、医工学融合の成功例でもある。今後、次世代の機能型心筋組織製品として心機能回復させる移植治療や、新たな病態解析用モデルあるいは創薬スクリーニング系として応用可能である。