• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

ヒトiPS細胞由来人工心臓組織における成熟化プロセスの理解と制御法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 22K08934
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分55030:心臓血管外科学関連
研究機関京都大学

研究代表者

長田 裕明  京都大学, 医学研究科, 助教 (10915432)

研究分担者 升本 英利  国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 上級研究員 (70645754)
村田 梢  京都大学, 医学研究科, 助教 (80884329)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードiPS細胞 / 心臓再生医療
研究開始時の研究の概要

本研究ではiPS細胞由来人工心臓組織において、糖代謝から脂肪酸代謝への代謝スイッチ・流水刺激や電気刺激などの物理的刺激が組織成熟に対して促進的に働き、臨床応用に資する成熟レベルを達成しうるかどうかを、成熟化培養・組織成熟の評価および心疾患動物モデルを用いた検証を通して明らかにし、組織解析により成熟関連分子機構を同定することによりそのプロセスの制御法を見出す。

研究実績の概要

本研究ではiPS細胞由来人工心臓組織において、糖代謝から脂肪酸代謝への代謝スイッチ・流水刺激や電気刺激などの物理的刺激が組織成熟に対して促進的に働き、臨床応用に資する成熟レベルを達成しうるかどうかを、成熟化培養・組織成熟の評価および心疾患動物モデルを用いた検証を通して明らかにし、組織解析により成熟関連分子機構を同定することによりそのプロセスの制御法を見出す。本年度は以下の2項目において主に研究開発を行った。
1. iPS細胞由来心臓組織の作製:昨年度までに代表的なiPS細胞ラインを用いた3Dマイクロ心臓組織の作製プロトコルを確立していた。本年度はこのプロトコルを用いて、理研バイオリソース研究センターから入手した家族性拡張型心筋症患者由来iPS細胞(HPS1799株)を用いて同様の3Dマイクロ心臓組織の作製を試み、その作製プロトコルを確立すると同時に、機能評価を実施し、心拍動およびカルシウムターンオーバーにおいて病的な表現型を組織においても再現していることを確認した。
2. 物理刺激による成熟化培養条件の特定:昨年度までに各種脂肪酸の投与による組織の成熟化について検証した。本年度はこれまで報告されている電気刺激による成熟化をさらに発展させ、電気刺激と同期させる形での動的流水培養を実施することで、組織の構造が成熟化に向かうことを見出した。またその心臓組織の成熟化を、物理生物学的機能(電気刺激に対する応答性)、組織学的特性(蛍光免疫染色、組織免疫染色、電子顕微鏡観察)、生化学的特性(リアルタイム定量PCR解析)、および配向性により評価した。さらにこれらの成熟化組織に対してシングルセルRNA-seq解析を実施し、成熟化に関連する複数の生物学的パスウェイの活性化を確認した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

本年度は昨年度までの研究成果を用いて、心疾患患者由来iPS細胞を用いた3Dマイクロ心臓組織の作製に成功し、さらに新たな成熟化アプローチである電気刺激トレーニングと動的流水培養トレーニングとの併用による組織の成熟化を達成できた。

今後の研究の推進方策

今後はこれまでの研究成果による健常および疾患iPS細胞由来の3Dマイクロ心臓組織の臨床応用を目指し、心疾患動物モデルへの移植による心臓再生医療における有効性の検証、および組織機能評価系の確立による創薬研究に向けた基礎的検討を実施する。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 1件、 招待講演 5件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Predicted risk of heart failure pandemic due to persistent SARS-CoV-2 infection using a three-dimensional cardiac model2024

    • 著者名/発表者名
      Murata Kozue、Makino Akiko、Tomonaga Keizo、Masumoto Hidetoshi
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 27 号: 1 ページ: 108641-108641

    • DOI

      10.1016/j.isci.2023.108641

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Therapeutic potential of human induced pluripotent stem cell?derived cardiac tissue in an ischemic model with unloaded condition mimicking left ventricular assist device2023

    • 著者名/発表者名
      Heima Daisuke、Takeda Masafumi、Tabata Yasuhiko、Minatoya Kenji、Yamashita Jun K.、Masumoto Hidetoshi
    • 雑誌名

      The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery

      巻: in press 号: 3 ページ: 01095-4

    • DOI

      10.1016/j.jtcvs.2023.11.019

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Overview of acute type A dissection in Japan2023

    • 著者名/発表者名
      Osada Hiroaki、Minatoya Kenji
    • 雑誌名

      Indian Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery

      巻: 39 号: S2 ページ: 280-286

    • DOI

      10.1007/s12055-023-01548-x

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Minimal access aortic surgery2023

    • 著者名/発表者名
      Osada Hiroaki、Minatoya Kenji
    • 雑誌名

      Indian Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery

      巻: 39 号: S2 ページ: 346-348

    • DOI

      10.1007/s12055-023-01578-5

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Multiple papillary fibroelastoma originating from 3 leaflets of the aortic valve2023

    • 著者名/発表者名
      Osada Hiroaki、Takeda Takahide、Kanemitsu Hideo、Yamazaki Kazuhiro、Tsujimura Marina、Fujimoto Masakazu、Minatoya Kenji
    • 雑誌名

      JTCVS Techniques

      巻: 21 ページ: 62-64

    • DOI

      10.1016/j.xjtc.2023.07.003

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Cardiac capillary hemangioma originating from the mitral valve2023

    • 著者名/発表者名
      Osada Hiroaki、Yamazaki Kazuhiro、Suzuki Tsutomu、Tomotsuka Sanae、Sugimoto Akihiko、Fujimoto Masakazu、Minatoya Kenji
    • 雑誌名

      JTCVS Techniques

      巻: 20 ページ: 127-129

    • DOI

      10.1016/j.xjtc.2023.05.002

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] A novel approach for the endothelialization of xenogeneic decellularized vascular tissues by human cells utilizing surface modification and dynamic culture2022

    • 著者名/発表者名
      Ho Wen-Jin、Kobayashi Mako、Murata Kozue、Hashimoto Yoshihide、Izumi Kenji、Kimura Tsuyoshi、Kanemitsu Hideo、Yamazaki Kazuhiro、Ikeda Tadashi、Minatoya Kenji、Kishida Akio、Masumoto Hidetoshi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1 ページ: 22294-22294

    • DOI

      10.1038/s41598-022-26792-w

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Systems for the Functional Evaluation of Human Heart Tissues Derived from Pluripotent Stem Cells2022

    • 著者名/発表者名
      Murata Kozue、Masumoto Hidetoshi
    • 雑誌名

      Stem Cells

      巻: In press 号: 6 ページ: 537-545

    • DOI

      10.1093/stmcls/sxac022

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ハートオンチップ型マイクロデバイスを用いた抗悪性腫瘍剤における高感度心毒性評価系の開発2023

    • 著者名/発表者名
      升本 英利, 村田 梢, アブラティ・モシャ
    • 学会等名
      第6回日本腫瘍循環器学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Suppression Of Ischemia-hypoxia Reperfusion Injury In Human Ips Cell-derived Cardiomyocytes Through Downregulation Of Egr1 Mediated By Mir-124-3p2023

    • 著者名/発表者名
      Yang Q, Murata K, Ikeda T, Minatoya K, Masumoto H
    • 学会等名
      American Heart Association Scientific Sessions 2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Crawford Ⅰ/Ⅱ型大動脈手術における周術期脳梗塞発生要因の検討2023

    • 著者名/発表者名
      長田 裕明,湊谷 謙司,吉良 浩勝,高徳 和宏,菅野 勝義,髙井 文恵,武田 崇秀,川東 正英,山﨑 和裕,池田 義
    • 学会等名
      第76回日本胸部外科学会定期学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 心筋梗塞を合併した右冠動脈起始異常の1手術例2023

    • 著者名/発表者名
      長田 裕明,藤本 遥,藤本 靖幸,吉良 浩勝,高徳 和宏,菅野 勝義,川東 正英,髙井 文恵,武田 崇秀,松尾 武彦,池田 義,湊谷 謙司
    • 学会等名
      第36回日本冠疾患学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] ヒトiPS細胞を用いた心毒性評価および心臓病創薬のための高感度マイクロデバイス2023

    • 著者名/発表者名
      升本 英利
    • 学会等名
      再生医療イノベーションフォーラム 第15回ベンチャー創設支援フォーラム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 3次元心筋組織を用いた再生医療開発2023

    • 著者名/発表者名
      升本 英利
    • 学会等名
      第22回日本再生医療学会総会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 心臓移植と再生医療のクロストーク2023

    • 著者名/発表者名
      升本 英利
    • 学会等名
      第22回日本再生医療学会総会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] iPS細胞による心臓再生2022

    • 著者名/発表者名
      升本 英利
    • 学会等名
      第75回日本胸部外科学科定期学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cardiovascular Regenerative Medicine Based on Biomaterials: From Bench to Bedside2022

    • 著者名/発表者名
      Masumoto H
    • 学会等名
      The 2nd ASEAN Japan International Conference on Innovative Biology Medicine and Engineering ICIBM
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [図書] Animal Models and Experimental Research in Medicine2022

    • 著者名/発表者名
      Osada H, Murata K, Masumoto H
    • 総ページ数
      206
    • 出版者
      IntechOpen
    • ISBN
      9781071614846
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi