| 研究課題/領域番号 |
17K01352
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| 研究機関 | 山形大学 |
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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)
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| 研究分担者 |
中村 孝夫 山形大学, 大学院医学系研究科, 教授 (00142654)
小沢田 正 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (10143083)
梅津 光生 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90132927)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 心筋細胞分化 / サッブタイプ心筋細胞 / ヒトiPS細胞 / 心室細胞外基質 / ハイドロゲル / 力学特性 |
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| 研究実績の概要 |
平成29年度の研究では研究計画に従って実施し、以下の実績を得て、研究目標は概ねに達成した。
１．心室筋細胞外基質由来ハイドロゲル（vECMgel）と分化心筋細胞刺激用のグラフェンペーパー電極の作成
vECMgelはヤギの心室筋を細切、脱細胞、pepsinでの消化処理によって得られたECM溶液をpH値と塩濃度の調整によりハイドロゲルを作成した。さらにvECMgelを架橋剤EDACの処理によってゲルの力学特性を調整した。グラフェンペーパー電極は酸化グラフェンのアスコルビン酸溶液での加熱還元処理と真空濾過により厚さ数十ミクロンのペーパーを作成し、長方形や櫛状の電極を完成した。心室ECMゲルとグラフェンペーパー電極の細胞培養適合性についてラット線維芽細胞と心筋細胞の培養によって確認した。また電気刺激の培養細胞に与える影響も確認できた。
２．vECMgel基質上でのヒトiPS 細胞の心臓・血管系分化と細胞選択
ヒトiPS細胞の心筋細胞への分化誘導は培養単層の状態下でWnt経路の制御によって高効率で行った。分化誘導された心筋細胞は力学特性を調整したvECMgel基質上で培養し、サッブタイプ心筋細胞分化の制御を試みた。vECMgel基質上でサッブタイプ心筋細胞の分化・成熟は異なる傾向を示した。特に興味深いのは心室筋・心房筋細胞は生体心筋組織の力学特性に比べて顕著に低い弾性率を有するvECMgel基質上で有利に分化・成熟する傾向があった。この結果はヒトiPS細胞のサッブタイプ心筋細胞分化の促進と選択に新たな方法を示唆した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
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
研究計画に設定した研究目標は概ねに達成した。
特にペーパーグラフェン電極の作成やヒトiPS細胞の心筋細胞への分化は順調に計画とおりで実施した。
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| 今後の研究の推進方策 |
１．分化した心臓・血管系細胞の選択
vECMgel基質上での分化培養時期と力学特性のサッブタイプ心筋細胞分化・成熟に及ぼす影響についての更なる詳細な検討を行う。また、心筋細胞の特異代謝経路、心臓・血管系細胞の特異表面マーカー、それらの細胞に対する応力・電気刺激による選択ウインドウなどの複合的細胞選択ファクターの併用により、非標的細胞を基質から脱落させる。
２．vECMgel＋グラフェンペーパー電極基質上での微小心室筋組織の発生と組織構築中間モジュールの完成
心筋・血管系細胞の相互作用と自己組織化能の利用に適した応力・電気刺激の印加により血管構造の発生を有する微小心室筋組織を基質上に生成させる。基質内の血管生成促進については血管新生促進因子（VGF、TGF）などのvECMgel内の注入、またはグラフェンペーパー電極にこれらの因子のコーティングと徐放を検討する。
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