2014 Fiscal Year Annual Research Report
磁性ナノテクノロジーによる骨格筋再生医療の技術基盤の創製
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26289315
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
井藤 彰 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60345915)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清水 一憲 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70402500)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | バイオテクノロジー / 磁性ナノ粒子 / ナノバイオ / 骨格筋 / 再生医療 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、iPS細胞由来の骨格筋再生医療における「再生治療」と「再生研究」に有用な新規技術基盤を開発する。骨格筋は組織を形成して初めて本来の機能を発揮する。磁力を用いたティッシュエンジニアリング技術「Mag-TE法」により、電気刺激で収縮運動する骨格筋組織を作製することで、移植組織の「質」を評価する「再生治療」の基盤を確立する。さらに、微細加工技術を組み合わせることで、新規薬剤の探索を行う「再生研究」の基盤技術を確立する。平成26年度は、申請書の内容に基づいて、以下の研究を行った。
①再生治療へのアプローチ：筋分化マスター遺伝子であるMyoD遺伝子をサブクローニングし、薬剤ドキシサイクリン（Dox）の添加によりMyoD発現が誘導可能なレトロウイルスベクターを作製した。
②再生研究へのアプローチ：モデル薬剤として、エピジェネティック変化を引き起こす低分子薬剤を用いて筋芽細胞を処理して筋分化を誘導し、Mag-TE法で作製した骨格筋組織の収縮力を測定した。低分子薬剤として、トリコスタチンA、バルプロ酸、酪酸ブチル、アピシジンおよび5-アザシチジンを用いて検討を行ったところ、平面培養における分化誘導実験では、それぞれ有意な分化率の向上が見られたが、三次元組織における収縮力の向上が見られたのはトリコスタチンAで処理した場合のみだった。この結果は、収縮力が骨格筋再生医療における重要な「質」の評価であることを示唆している。また、分担者の清水はMag-TE法で作製した骨格筋組織の収縮力を測定するためのマイクロデバイスの開発に取り組んだ。デバイス上でリング状組織を構築し、その場で収縮力を測定することが可能な仕様とした。温度応答性のハイドロゲルを鋳型とし、鋳型を溶解させることで所望の形状のデバイスを PDMSで成型し、プロトタイプを完成させた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ヒトiPS細胞の培養は、想定していたよりも困難であったため、多くの時間を要した。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、ヒトiPS細胞の培養が難航しているので、必要ならばヒトiPS細胞の培養に熟練した外部の研究者に教えを乞う形で、培養技術を習得していくこととする。今後、申請書の実験計画に基づいて、以下の課題を平成27年度以降に行う。
①再生治療へのアプローチ：今年度にMyoD遺伝子の取得およびレトロウイルスベクターの作製に成功した。このレトロウイルスベクターを使用して、iPS細胞を用いた筋芽細胞への分化誘導法の検討を行っていく。iPS細胞から分化誘導した筋芽細胞を用いて、Mag-TE法によって三次元人工筋組織を作製し、すでに開発済みの収縮力計測法によって、電気刺激を与えることで骨格筋組織が発生する収縮力を測定する。ここで、iPS細胞からの分化誘導法に関して、既報の論文を参考にして、色々と方法を変えて筋芽細胞を誘導・作製することで、収縮力を骨格筋組織の重要な「質」の指標とした分化誘導法の評価を行う。また、筋ジストロフィモデル（mdx）マウスからの筋芽細胞の採取により、mdxマウスの筋芽細胞から作製した骨格筋組織の収縮力と、同系の健常マウスから採取した筋芽細胞由来の人工組織の収縮力を比較する。さらに、新たな共同研究として、筋ジストロフィ患者由来のヒトiPS細胞から誘導した筋芽細胞から作製された筋組織の収縮力を測定する。
②再生研究へのアプローチ：今年度に引き続き、モデル薬剤としてエピジェネティック変化を引き起こす低分子薬剤の効果を、収縮力を指標に調べていく。また、今年度作製したMEMSデバイスを用いて、Mag-TE法による微小骨格筋組織を構築し、MEMSデバイスのマイクロピラーの変位とバネ定数から、マイクロ骨格筋組織の収縮力を測定する方法を確立する。
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| Causes of Carryover |
ヒトiPS細胞の培養が技術的に困難であったため、研究の進行がやや遅れている。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
ヒトiPS細胞の培養技術を確立することで、研究の進行を加速させる。ヒトiPS細胞は培地が非常に高価であるため、研究が軌道に乗ると研究費の消費は早い。
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Research Products
(8 results)
