2014 Fiscal Year Research-status Report
分化制御と細胞選択機能を有する独創的な培養基質の創製による心筋再生組織構築の革新
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25350521
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
馮 忠剛 山形大学, 理工学研究科, 准教授 (10332545)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 孝夫 山形大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (00142654)
小沢田 正 山形大学, 理工学研究科, 教授 (10143083)
梅津 光生 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90132927)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 心筋組織ECM / 培養基質 / 力学特性 / 心筋細胞分化 / 応力バイオリアクタ / 動的特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究はH26年度の研究計画に従い、以下の実績を取得した。
１）ヒトiPS細胞の心筋細胞への分化誘導には、前年度の分化誘導プロトコルの有効性と安価性を確認・改善するため、これまで検討してきた転写因子の遺伝子発現に加えてmiRNA1とmiRNA133の発現も心筋細胞への分化の定量評価の指標として利用した。更に、分化細胞の拍動力の評価についてはリング状心筋細胞－コラーゲンゲル構造の拍動変位から細胞の拍動力を定量的に評価するプログラムを開発し、その評価精度と有効性を確認した。
２）細胞分化・選択の培養基質の力学特性を含む性質の評価と調整を行い、また、基質の細胞適合性も確立した。培養基質の力学特性においては架橋剤EDACの利用及び塑性圧縮の併用により基質の弾性特性を心室組織の弾性と同じ程度に調整できた。更に、基質の動的力学特性の検討を加えて心室筋細胞の分化促進を果たすため、静的弾性と動的弾性の役割、細胞選択の場合には静・動的弾性と外部印加動的応力とのマッチングの必要性を呈示した。基質の細胞適合性については蛍光染色によって細胞の増殖と基質の力学特性との関連性を示した。
３）細胞分化・選択のバイオリアクタの改良を行った。これまでの単一試料用のバイオリアクタを改良し、４サンプルまでに同時実験できるようになった。また、改良後の装置は静的pre-stressを基質に印加した上、動的振動を加え、拍動心筋組織の応力状態を再現でき、細胞分化・選択の有力な実験装置となった。
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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
H26年度の計画・目標にある最適分化誘導法の確立には上記の実績の１）と２）で順調に展開してきた。計画・目標の培養基質上での分化促進と細胞選択には、上記の実績の２）と３）で論理的にも、実験的にも実現の条件を整えた。
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| Strategy for Future Research Activity |
H27年度にはこれまでの結果を踏まえ、以下の目標を達成する。
１）心室筋組織由来培養基質によって、ヒトiPS細胞の心筋細胞の分化・選択をでき、心筋再生組織構築用の中間モジュールを創製する。細胞－基質構造に力学的繰り返し進展負荷を印加しながら培養する。この過程を通して心筋細胞の更なる成熟を促進するとともに、基質上の一般的粘着分子により生着している非標的細胞を脱落させ、抗体結合によって強く生着している標的細胞群のみを残存させることにより、心筋再生組織構築の中間モジュールを作製する。
２）中間モジュールの積層及び環流培養のよってヒトiPS細胞から分化した心筋による心筋再生組織を構築し、その機能を向上する。多数の中間モジュールを積層し、その層間の局所流れを培養液灌流バイオリアクタによって作り出す。各モジュールには、積層化したときにES 細胞由来の心筋、内皮、平滑筋細胞が既に組織形成と血管系形成に有利な分布パターンで各細胞を生着させておき、心筋細胞の成長・三次元組織化と共に、血管系の生成も同時に可能にする。
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| Causes of Carryover |
研究費は計画通りで使用しており、残りわずかな金額（22円）は次年度に使用する。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
残りわずかな金額（22円）は物品費として使用する。
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