創薬用複合型心筋組織電学機能評価システムの開発

• 研究課題/領域番号: 22K12801
• 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90110:生体医工学関連
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 李 俊君 大阪大学, 大学院工学研究科, 特任准教授(常勤) (10723786)
• 研究分担者: 劉 莉 大阪大学, 大学院医学系研究科, 特任准教授 (50380093)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2024年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: pluripotent stem cells / cardiomyocytes / maturation / regenerative medicine / Pluripotent stem cells / Cardiomyocytes / Maturation / Drug assessment / drug assessment

研究開始時の研究の概要

ヒトiPS細胞由来の心筋細胞は再生医療への応用だけではなく、創薬や薬剤毒性評価への応用にも期待されている。しかし、既存の心筋細胞分化誘導法で得られた心筋細胞はまだ未熟であるため、創薬への応用に十分満たされていない。本研究課題において、自発循環進行波を利用して、未熟な心筋細胞の成熟度を加速させ、最終的に成人と近いレベルの心筋細胞を獲得し、心筋毒性評価や創薬への応用を実現することを目指している。さらに、ドラックスクリーニングの応用に合わせ、自発性循環進行波現象を誘導するデバイスを融合したMulti-wells多電極システムを開発し、ハイスループットスクリーニング可能なシステムの開発を目指す。

研究実績の概要

This year, we successfully integrated 2D traveling wave devices into 24-well plates for high-throughput assays. The traveling wave could be maintained stably for long periods. We also attempted to prepare a smaller device for 96-well plates. However, due to the shorter closed-loop circuit in the 96-well plate, we found that the traveling wave became unstable and disappeared after prolonged culture. Therefore, we utilized the 24-well plate device for subsequent electrophysiology assays on MEA system. iPSC-derived cardiomyocytes have been paced and matured. After a 14-day training period, the mature cardiac tissue was used for recording electrophysiological signals, which were clear and well-defined, indicating readiness for subsequent drug testing.

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

We have accomplished most of the objectives of the second year rather smoothly. We are now working according to the third-year plan.

今後の研究の推進方策

Next year, we will conduct multiple drug tests with varying risks of torsades de pointes (TdP) and compare the response of cardiac tissue at different stages of maturation. We will also validate the robustness and superiority of the traveling wave system in its application in drug assessment.

研究成果

• [雑誌論文] Modeling Reduced Contractility and Stiffness Using iPSC-Derived Cardiomyocytes Generated From Female Becker Muscular Dystrophy Carrier (2023)
  • 著者名/発表者名: Kameda Satoshi、Higo Shuichiro、Shiba Mikio、Kondo Takumi、Li Junjun、Liu Li、Tabata Tomoka、Inoue Hiroyuki、Okuno Shota、Ogawa Shou、Kuramoto Yuki、Yasutake Hideki、Lee Jong-Kook、Takashima Seiji、Ikeda Yoshihiko、Hikoso Shungo、Miyagawa Shigeru、Sakata Yasushi
  • 雑誌名: JACC: Basic to Translational Science 巻: - 号: 6 ページ: 599-613
  • DOI: 10.1016/j.jacbts.2022.11.007
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Restoration of Cardiac Myosin Light Chain Kinase Ameliorates Systolic Dysfunction by Reducing Superrelaxed Myosin (2023)
  • 著者名/発表者名: Hitsumoto T, Tsukamoto O, Matsuoka K, Li J, Liu L, Kuramoto Y, Higo S, Ogawa S, Fujino N, Yoshida S, Kioka H, Kato H, Hakui H, Saito Y, Okamoto C, Inoue H, Hyejin J, Ueda K, Segawa T, Nishimura S, Asano Y, Asanuma H, Tani A, Imamura R, Komagawa S, Kanai T, Takamura M, Sakata Y, Kitakaze M, Haruta JI, Takashima S.
  • 雑誌名: Circulation 巻: - 号: 25 ページ: 1902-1918
  • DOI: 10.1161/circulationaha.122.062885
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Tissue Sheet Engineered Using Human Umbilical Cord-Derived Mesenchymal Stem Cells Improves Diabetic Wound Healing (2022)
  • 著者名/発表者名: Zhang Jingbo、Qu Xiang、Li Junjun、Harada Akima、Hua Ying、Yoshida Noriko、Ishida Masako、Sawa Yoshiki、Liu Li、Miyagawa Shigeru
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 23 号: 20 ページ: 12697-12697
  • DOI: 10.3390/ijms232012697
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Engineered Tissue for Cardiac Regeneration: Current Status and Future Perspectives (2022)
  • 著者名/発表者名: Li Junjun、Liu Li、Zhang Jingbo、Qu Xiang、Kawamura Takuji、Miyagawa Shigeru、Sawa Yoshiki
  • 雑誌名: Bioengineering 巻: 9 号: 11 ページ: 605-605
  • DOI: 10.3390/bioengineering9110605
• [学会発表] Human iPSC-derived closed-loop cardiac tissue for improved drug assessment (2023)
  • 著者名/発表者名: Ying Hua, Junjun Li, Xiang Qu, Jingbo Zhang, Masako Ishida, Noriko Yoshida, Hayato Miyoshi, Mikio Shiba3, Shuichiro Higo4,5, Nagako Sougawa1, Maki Takeda1, Takuji Kawamura1, Ryohei Matsuura, Toshihiko Toyofuku, Yoshiki Sawa, Li Liu and Shigeru Miyagawa
  • 学会等名: The 87th Annual Scientific Meeting of the Japanese Circulation Society (JCS2023)
  • 招待講演