培養心室細胞由来基質上でのES細胞の分化促進による 心室モデルの創出

• 研究課題/領域番号: 22500424
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 医用生体工学・生体材料学
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 馮 忠剛 山形大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (10332545)
• 研究分担者: 中村 孝夫 山形大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (00142654) ; 梅津 光生 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90132927) ; 小沢田 正 山形大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (10143083) ; 北嶋 龍雄 山形大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (10007247)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2012年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2011年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2010年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: 細胞 / 組織工学 / ES細胞 / 心筋細胞分化誘導 / 足場素材 / 心筋再生組織構築 / 力学特性 / 積層灌流培養 / バイオリアクタ / 分化誘導 / 細胞外基質 / 組織構築 / 心筋再生組織 / 灌流bioreactor

研究概要

本研究は、ES/iPS 細胞の心筋症治療の早期実現における二つの重要な課題:心筋細胞への効率的分化誘導と体外での再生組織の構築、を取り組んで、幹細胞工学、タンパク質工学及び細胞組織工学の融合により、新たな細胞分化培養基質支持層を開発し、この支持層上にマウスES 細胞の分化促進と心筋組織単層の作成を行い、多数単層の積層によって心筋再生組織を構築した。上記の実験研究により、ES 細胞の心筋細胞への分化誘導、培養基質の力学特性およびそのES 細胞の分化に及ぼす影響、並びに体外心筋再生組織構築における新知見を得、課題の更なる進展に関する重要な方法を示した。

研究成果

• [雑誌論文] Engineering analysis of the effects of bulging sinuses in a newly designed pediatric pulmonary heart valve on hemodynamic function (2012)
  • 著者名/発表者名: I Suzuki, Y Shiraishi, S Yabe, Y Tsuboko, TK Sugai, K Matsue, T Kameyama, Y Saijo, T Tanaka, Y Okamoto, Z Feng, T Miyazaki, M Yamagishi, M Yoshizawa, M Umezu, T Yambe
  • 雑誌名: J of Artif Organs 巻: 15 ページ: 49-56
  • NAID: 10030563380
  • 査読あり
• [雑誌論文] Site dependency of fatty acid composition in adipose triacylglycerol in rats and its absence as a result of high-fat feeding (2012)
  • 著者名/発表者名: Sato D, Nakamura T, Tsusumi K, Shinzawa G, Karimata T, Okawa , (Feng Z), Kusunoki M
  • 雑誌名: Metabolism 巻: 61 号: 1 ページ: 92-98
  • DOI: 10.1016/j.metabol.2011.05.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Engineering analysis of the effects of bulging sinuses in a newly designed pediatric pulmonary heart valve on hemodynamic function (2012)
  • 著者名/発表者名: I Suzuki, Y Shiraishi, S Yabe, Y Tsuboko, TK Sugai, K Matsue, T Kameyama, Y Saijo, T Tanaka, Y Okamoto, (Z Feng), T Miyazaki, M Yamagishi, M Yoshizawa, M Umezu, T Yambe
  • 雑誌名: Journal of Artificial Organs 巻: 15 号: 1 ページ: 49-56
  • DOI: 10.1007/s10047-011-0609-1
  • NAID: 10030563380
  • 査読あり
• [雑誌論文] Flux characteristics of cell culture medium in rectangular microchannels (2011)
  • 著者名/発表者名: Z Feng, S Fukuda, M Yokoyama, T Kitajima, T Nakamura, M Umezu
  • 雑誌名: J of Artif Organs 巻: 14 ページ: 238-244
  • NAID: 10030339062
  • 査読あり
• [雑誌論文] Flux characteristics of cell culture medium in rectangular microchannels (2011)
  • 著者名/発表者名: Feng Z, Fukuda S, Yokoyama M, Kitajima T, Nakamura T, Umezu M
  • 雑誌名: Journal of Artificial Organs 巻: 14 号: 3 ページ: 238-244
  • DOI: 10.1007/s10047-011-0564-x
  • NAID: 10030339062
  • 査読あり
• [雑誌論文] Viscoelastic characteristics of contracted collagen gels populated with rat fibroblasts or cardiomyocytes (2010)
  • 著者名/発表者名: Z Feng, D Seya, T Kitajima, T Kosawada, T Nakamura, M Umezu
  • 雑誌名: J of Artif Organs 巻: 13 ページ: 139-144
  • NAID: 10030807761
  • 査読あり
• [雑誌論文] Viscoelastic Characteristics of Contracted Collagen Gels Populated with Rat Fibroblasts or Cardiomyocytes (2010)
  • 著者名/発表者名: Z Feng, D Seya, T Kitajima, T Kosawada, T Nakamura, M Umezu
  • 雑誌名: J.of Artificial Organs 巻: 13 ページ: 139-144
  • NAID: 10030807761
  • 査読あり
• [学会発表] Analysis of the Contraction of Fibroblast-Collagen Gels and the Traction Force of Individual Cells by a Novel Elementary Structural Model (2013)
  • 著者名/発表者名: Z Feng, Y Wagatsuma, S Kobayashi, T Kosawada, D Sato, T Nakamura, T Kitajima, M Umezu
  • 学会等名: 35th Annual International IEEE EMBS Conference
  • 発表場所: Osaka, Japan
• [学会発表] Modeling the contraction process of collagen gels populated with living cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Z Feng, T Kitajima, T Nakamura, N Shirasawa, M Umezu
  • 学会等名: Proceedings of JSST2012 International Conference on Simulation Technology (USB version)
  • 発表場所: Kobe, Japan
• [学会発表] 足場素材の力学特性とマウスES 細胞の心筋細胞への分化誘導に及ぼす影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 菊地真郷,佐々木 美季,馮忠剛,中村孝夫,梅津光生
  • 学会等名: 生体医工学会シンポジウム2012 講演予稿集(USB 版)
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] コラーゲンゲル中のコラーゲン原線維の幾何学パラメータの測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 馮忠剛,中村孝夫,白澤信行,小沢田正, 北嶋龍雄,梅津光生
  • 学会等名: 第51回日本生体医工学会大会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] Modeling the contraction process of collagen gels populated with living cells (2012)
  • 著者名/発表者名: (Feng Z), Kitajima T, Nakamura T, Shirasawa N, Umezu M
  • 学会等名: JSST2012
  • 発表場所: Kobe
• [学会発表] 足場素材の力学特性とマウスES細胞の心筋細胞への分化誘導に及ぼす影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 菊地真郷，佐々木 美季，(馮忠剛)，中村孝夫，梅津光生
  • 学会等名: 生体医工学会シンポジウム2012
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] Modeling the contraction process of collagen gels populated with living cells (2011)
  • 著者名/発表者名: 馮忠剛, 中村孝夫, 梅津光生
  • 学会等名: 第49回日本人工臓器学会
  • 発表場所: 東京・都市センターホテル
  • 年月日: 2011-11-26
• [学会発表] マウスES 細胞からの分化細胞を播種したコラーゲンゲルの力学特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 馮忠剛,倉茂さくら,中山綾子,土原龍夫,小沢田正,白澤信行,中村孝夫,北嶋龍雄,梅津 光生
  • 学会等名: 第45回日本生体医工学会東北支部大会
  • 発表場所: 盛岡
  • 年月日: 2011-10-29
• [学会発表] マウスES細胞からの分化細胞を播種したコラーゲンゲルの力学特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 馮忠剛, 倉茂さくら, 中山綾子, 土原龍夫, 小沢田正, 白澤信行, 中村孝夫, 北嶋龍雄, 梅津光生
  • 学会等名: 第45回日本生体医工学会東北支部大会
  • 発表場所: 盛岡・岩手医科大学循環器医療センター第一講義室
  • 年月日: 2011-10-29
• [学会発表] A nonlinear structural constitutive model to capture the mechanical characteristics of contracted collagen gels populated with living cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Feng Z, Kosawada T, Nakamura T.
  • 学会等名: 日本機械学会東北支部第47 期秋季講演会
  • 発表場所: 米沢
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] 豚羊膜の粘弾性特性およびマウスES細胞の心筋細胞分化におよぼす影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 菊地真郷, 佐々木美季, 馮忠剛, 小沢田正, 中村孝夫
  • 学会等名: 日本機械学会東北支部第47期秋季講演
  • 発表場所: 米沢・山形大学工学部4号館
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] 生細胞の播種による収縮したコラーゲンゲルの力学特性とその非線形構造方程式 (2011)
  • 著者名/発表者名: 馮忠剛、瀬谷大貴、白澤信行、小沢田正、北嶋龍雄、中村孝夫、梅津光生
  • 学会等名: 第50回日本生体医工学会大会
  • 発表場所: 東京・東京電機大学神田キャンパス7号館
  • 年月日: 2011-04-29
• [学会発表] Modeling the contraction process of collagen gels populated with living cells (2011)
  • 著者名/発表者名: 馮忠剛,中村孝夫,梅津光生
  • 学会等名: 第49回日本人工臓器学会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 生細胞の播種による収縮したコラーゲンゲルの力学特性とその非線形構造方程式 (2011)
  • 著者名/発表者名: 馮忠剛、瀬谷大貴、白澤信行、小沢田正、北嶋龍雄、中村孝夫、梅津光生
  • 学会等名: 第50回日本生体医工学会大会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 培養心筋細胞におけるmicroRNA-1の発現調節について (2010)
  • 著者名/発表者名: 高橋理恵、為我井祐輔、本田翼、馮忠剛、北嶋龍雄、中村孝夫
  • 学会等名: 第48回日本人工臓器学会大会
  • 発表場所: 仙台