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心室組織ECM足場と動的応力を用いたヒトiPS細胞の心室筋細胞の分化促進と選択

研究課題

研究課題/領域番号 15J07298
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 生体医工学・生体材料学
研究機関山形大学

研究代表者

藤田 恭平  山形大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2015年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードヒトiPS細胞 / サブタイプ心筋細胞 / 心室ECMゲル / 力学特性 / 分化制御 / タンパク組成 / 幹細胞分化 / 足場素材の力学特性 / 細胞外マトリクス / 心筋細胞 / 脱細胞化 / 心室細胞外マトリクスハイドロゲル / 非線形粘弾特性
研究実績の概要

平成29年度は心室ECMの生化学的な解析と力学特性が異なる心室ECMゲル上でのヒトiPS細胞のサブタイプ心筋細胞への分化に関する評価を行った。
1. 心室ECMの生化学的解析:質量分析LC-MS/MSにより心室ECMを分析したところ、心室ECMの大部分を占めるタンパクは92.95%のCollagenであり、そのうちI型、III型、IV型、V型 Collagenが91.8%を占めその他に10種類のCollagenが同定された。さらにFibrillin-1、-2やLaminin、Fibronectin、Tenascin-Xといった接着性タンパクが同定された。
2. 力学特性の異なる心室ECMゲル上でのヒトiPS細胞のサブタイプ心筋細胞への分化:架橋剤EDACにより処理した力学特性が異なる4種類のvECMゲル上でmonolayer法により分化させたヒトiPS細胞の培養を行った。各サブタイプ心筋細胞への分化と分化心筋細胞の成熟について、それぞれの特異マーカーのmRNA発現についてリアルタイムPCRにより評価した。心室ECMゲル上の分化細胞における心室筋細胞マーカーMLC2vは瞬時弾性率が最も低く応力弛緩が最も遅い心室ECMゲル上で培養した細胞において他のゲル上での細胞よりも高い発現量を示す傾向であった。さらに瞬時弾性率が脱細胞組織と同程度であり応力弛緩が速い心室ECMゲル上で培養した細胞の心房筋細胞マーカーMLC2aの発現は他の種類のゲル上で培養したものよりも高値を示す傾向であった。さらに分化心筋細胞の拍動に起因する心室ECMゲルの変形エネルギー貯蔵や散逸とサブタイプ心筋細胞のmRNA発現との関連性について検討を行った。ゲル変形エネルギー密度が低くエネルギー散逸率が低い心室ECMゲルが心室筋細胞および心房筋細胞といった拍動性心筋細胞への分化を促進する効果が示唆された。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Modulation of the mechanical properties of ventricular extracellular matrix hydrogels with a carbodiimide crosslinker and investigation of their cellular compatibility2018

    • 著者名/発表者名
      Fujita Kyohei、Feng Zhonggang、Sato Daisuke、Kosawada Tadashi、Nakamura Takao、Shiraishi Yasuyuki、Umezu Mitsuo
    • 雑誌名

      AIMS Materials Science

      巻: 5 号: 1 ページ: 54-74

    • DOI

      10.3934/matersci.2018.1.54

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 心室組織ECM由来ハイドロゲルの力学特性の向上と細胞適合性の評価2017

    • 著者名/発表者名
      藤田 恭平, 馮 忠剛, 小沢田 正, 佐藤 大介, 中村 孝夫, 白石 泰之, 梅津 光生
    • 雑誌名

      生体医工学

      巻: 55Annual 号: 5AM-Abstract ページ: 430-430

    • DOI

      10.11239/jsmbe.55Annual.430

    • NAID

      130006077160

    • ISSN
      1347-443X, 1881-4379
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Characterizing and Modulating the Mechanical Properties of hydrogels from Ventricular Extracellular Matrix2015

    • 著者名/発表者名
      Kyohei Fujita, Yuuki Tuchida, Hiroki Seki, Daisuke Sato, Takao Nakamura, Tadashi Kosawada, Zhonggang Feng, Yasuyuki Shiraishi, Mitsuo Umezu
    • 雑誌名

      Proceedings of the 10th Asian Control Conference 2015

      巻: Proc. of ASCC 2015 ページ: 718-722

    • DOI

      10.1109/ascc.2015.7244661

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 心室組織ECM由来ハイドロゲルの力学特性の向上と細胞適合性の評価2017

    • 著者名/発表者名
      藤田 恭平, 馮 忠剛, 小沢田 正, 佐藤 大介, 中村 孝夫, 白石 泰之, 梅津 光生
    • 学会等名
      第55回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Improvement and modulation of mechanical properties of hydrogel from ventricular extracellular matrix by carbodiimide cross linker2016

    • 著者名/発表者名
      Kyohei Fujita, Tadashi Kosawada, Zhonggang Feng, Daisuke Sato, Takao Nakamura, Yasuyuki Shiraishi, Mitsuo Umezu
    • 学会等名
      TERMIS-AM 2016
    • 発表場所
      San Diego, CA, USA
    • 年月日
      2016-12-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カルボジイミド系架橋材による心室ECM由来ハイドロゲルの力学特性の調整と細胞適合性の評価2016

    • 著者名/発表者名
      藤田恭平、馮忠剛、佐藤大介、中村孝夫、小沢田正、白石泰之、梅津光生
    • 学会等名
      LIFE2016
    • 発表場所
      東北大学青葉山キャンパス(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-09-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] カルボジイミド系架橋剤による心室組織ECM由来ハイドロゲルの力学特性の調整2016

    • 著者名/発表者名
      藤田 恭平, 馮 忠剛, 小沢田 正, 佐藤 大介, 中村 孝夫, 白石 泰之, 梅津 光生
    • 学会等名
      第15回日本再生医療学会総会
    • 発表場所
      大阪国際会議場(大阪府大阪市)
    • 年月日
      2016-03-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Improvement of mechanical properties of hydrogel from ventricular extracellular matrix by carbodiimide crosslinker2015

    • 著者名/発表者名
      Kyohei Fujita, Zhonggang Feng, Daisuke Sato, Takao Nakamura, Tadashi Kosawada, Yasuyuki Shiraishi, Mitsuo Umezu
    • 学会等名
      6th International Conference on Mechanics of Biomaterials and Tissues
    • 発表場所
      Waikoloa Beach Marriott Resort & Spa(Waikoloa, Hawaii, USA)
    • 年月日
      2015-12-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カルボジイミド系架橋剤による心室組織ECM由来ハイドロゲルの力学特性の向上2015

    • 著者名/発表者名
      藤田 恭平, 馮 忠剛, 小沢田 正, 佐藤 大介, 中村 孝夫, 白石 泰之, 梅津 光生
    • 学会等名
      第37回 日本バイオマテリアル学会大会
    • 発表場所
      京都テルサ(京都府京都市)
    • 年月日
      2015-11-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Characterizing and Modulating the Mechanical Properties of hydrogels from Ventricular Extracellular Matrix2015

    • 著者名/発表者名
      Kyohei Fujita, Yuuki Tuchida, Hiroki Seki, Daisuke Sato, Takao Nakamura, Tadashi Kosawada, Zhonggang Feng, Yasuyuki Shiraishi, Mitsuo Umezu
    • 学会等名
      The 10th Asian Control Conference 2015
    • 発表場所
      Sutera Harbour Resort(Kota Kinabalu, Malaysia)
    • 年月日
      2015-05-31
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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