Construction of three-dimensional human sinus node tissue derived from iPSCs by using biomaterials

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K22514
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0403:Biomedical engineering and related fields
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Kumi Morikawa 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (90707217)
• Project Period (FY): 2020-09-11 – 2022-03-31
• Keywords: iPS細胞 / 心臓 / ペースメーカ細胞 / 幹細胞 / 生体材料 / 再生医学

Outline of Final Research Achievements

The regular heart beats are produced by pacemaker cells located in sinus node. The electric impulse (pacemaker action potential) produced by pacemaker cells transmit into downstream atrium and ventricles and creates coordinated contraction of the human heart. However, it is impossible to isolate living pacemaker cells from human heart tissue. Therefore, there are little progress has been reported about human pacemaker cells. In this study, we focused on human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) and developed the novel method for isolating human pacemaker cells from iPSCs cardiac differentiation with high purity by using fluorescent proteins. Furthermore, we are developing a new method for three-dimensional organization of hiPSCs-derived cardiomyocytes by using biomaterials.

Free Research Field

幹細胞生物学, 生理学, 循環器内科学, 発生学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究によってヒトiPS細胞由来ペースメーカ細胞の高純度の分取が可能となりました。また、心筋細胞の三次元組織化にも取り組んでいます。本研究から得られたヒトペースメーカ細胞の知見は、不整脈疾患の疾患原因の解明や治療法の開発につながることが期待できます。さらにこの将来展望としては、分取したペースメーカ細胞を生物学的ペースメーカ細胞として、不整脈疾患、特に徐脈性不整脈の再生医療の移植用の細胞源として使用することが可能となります。加えて、分取したペースメーカ細胞は創薬開発時の試験細胞として毒性評価や抗不整脈薬のスクリーニングに利用するなどの創薬への応用ができます。