2021 Fiscal Year Research-status Report
Creation of 3D atrial and ventricular fields from human iPS cells by means of nanographene-cardiac ECM scaffold
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21K12661
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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) |
小沢田 正 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (10143083)
佐藤 大介 山形大学, 大学院理工学研究科, 助教 (60536960)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | サブタイプ心筋細胞 / 心室機能野 / 複合基質 / ナノグラフェン機能材料 / 心室ECM基質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は研究計画に従って、下記の研究内容を行い実績を得た。１．柔軟性と弾性を有するナノグラフェン電極への機能因子の吸着・徐放；ナノグラフェン-導電性ポリマー（PEDOT:PSS）-Latex 複合電極（nGPL 複合電極）のナノグラフェンと機能因子とのπ-π相互作用又はナノグラフェン部分酸化による水素結合を利用して機能因子を吸着した。このような電極を動的ひずみと電気同時印加バイオリアクタに利用され、優れた細胞培養適合性を確認された。２．豚心室筋組織から抽出した心室筋細胞外基質を利用してヒトiPS細胞から誘導分化した心筋細胞を3次元的に筋組織を構築・培養し、培養組織の拍動についてその動的特性を考慮した拍動力測定方法を確立し、拍動特徴から分化心筋細胞サブタイプへの促進と成熟の検討手法として利用された。３．動的ひずみと電気刺激を印加できるバイオリアクターを用いてヒトiPS細胞由来心筋細胞の培養を行い、動的ひずみと電気刺激の同時印加によりヒトiPS細胞のサブタイプ心筋細胞への分化と成熟にどのように影響するかを検討した。特に柔軟性と弾性を有するナノグラフェン電極を用いることで分化心筋細胞の電気誘導遊走現象を確認され、サブタイプ心筋細胞による心筋組織機能野の構成に寄与することが重要な研究結果となった。
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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
研究計画に従って、設定した研究目標を概ねに達成した。
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| Strategy for Future Research Activity |
1.サブタイプ心筋細胞分化・遊走を検討するためのヒト iPS-eGFP 細胞株の樹立
研究計画されたpBAC108Lベクターを用いて心室筋特異マーカーMLC2v および心房筋特異マーカーKCNA5の発現に蛍光レポータ eGFP 付きヒトiPS 細胞株の樹立方法では既に古い手法であり、煩雑なデメリットがあるため、最近のCRISPR-Cas9の技術を導入してサブタイプ心筋の分化・遊走を蛍光レポータで追跡することを実現する。
２．樹立したヒト iPS- eGFP 細胞株から分化誘導した中胚葉又は心筋前駆細胞をプラットフォームで 3 次元培養；誘導因子の徐放、電気刺激およびゲル組成と力学特性の調整を行い、一次心臓領域と二次心臓領域をそれぞれ単独で模擬し、正確な遺伝子発現を有する心室筋・心房筋細胞の迅速な分化・成熟を決定する重要因子を確定する。
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| Causes of Carryover |
今年度の消耗品費にすこしの残高（2千円程度）が出ましたが、有効に利用するため次年度に使用することをしました。
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