| 研究課題/領域番号 |
20K12623
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分90110:生体医工学関連
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| 研究機関 | 鳥取大学 |
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研究代表者 |
白吉 安昭 鳥取大学, 医学部, 准教授 (90249946)
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| 研究分担者 |
經遠 智一 鳥取大学, 医学部, 助教 (60730207)
森川 久未 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)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | ヒトiPS細胞 / 心筋細胞 / 蛍光タンパク質 / ペースメーカ細胞 / 心外膜 / 心臓前駆細胞 / オルガノイド / 心筋 / イオンチャネル / 分化誘導 / ヒト多能性幹細胞 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
生体の心臓は、4種の主要なサブタイプ心筋（心房筋、心室筋、洞結節ペースメーカ細胞、刺激伝導系細胞）から構成されている。本研究では、これら各種サブタイプ心筋を素材として用い、再組立することによって「心臓オルガノイド」と呼ばれる3次元組織の作製を目的とする。まず、心臓オルガノイド作製のための基盤技術として、ヒト多能性幹細胞（ES, iPS細胞）を用いて、心臓の主要な構成要素である4種のサブタイプ心筋の選別採取法の開発を行う。さらに、作製した各サブタイプ心筋の特性解析による評価を試みた後、解剖学的情報を基に再構成（再配置）にすることによって、心臓オルガノイド（ミニ心臓）の作製などを試みる。
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| 研究成果の概要 |
ヒトiPS細胞を用いて、各種心筋マーカー遺伝子座に蛍光タンパク質をノックインすることによって、各種サブタイプ心筋（2種類の心臓前駆細、洞結節ペースメーカ、心房筋/心室筋細胞）を可視化-選別採取できる細胞株の樹立に成功した。さらに、これらの細胞株を用いて、①新規マーカーの導入とAIによる画像解析を用いた洞結節ペースメーカ様細胞の選別採取法の改良、②心外膜の分化誘導系の確立、③心臓前駆細胞の分取と細胞系譜の解明などの成果をあげることができた。このように、オルガノイド形成に必要な4種のサブタイプ心筋のうち、ペースメーカ細胞、心房筋/心室筋細胞の3種類のサブタイプ心筋の分取が可能となった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ヒトiPS細胞を用いることによって、再現性を持って大量に調整するのが難しかったヒト心筋細胞の選別採取が可能となった。これらの選別細胞を用いることによって、心臓前駆細胞の発生運命、その制御機構の解析、成体心筋細胞の電気生理学的特性解析など、ヒト心臓（心筋細胞）を対象とした新たな生理機能、器官形成研究が、可能となることが期待される。
また、心臓オルガノイドや各サブタイプ心筋の製品化を通じて、例えば、新薬や化粧品などの人体への影響を試す毒性試験、薬効試験などへの応用が考えられ、サブタイプ心筋の選別採取法の開発は、病因・病態に応じた適切な創薬・病態解明・心疾患に対する再生医療につながる可能性がある。
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