iPS細胞由来心筋細胞と多孔質高分子構造体の融合によるバイオポンプの開発

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K18832
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 材料力学、生産工学、設計工学およびその関連分野
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 東藤 貢 九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (80274538)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2019-03-31
• キーワード: 心筋細胞 / 組織工学 / 拍動 / 細胞シート / 画像相関法

研究成果の概要

自己拍動するバイオポンプ開発のための基礎研究として、iPS細胞由来心筋細胞シートを作製し、心筋拍動解析システムを用いて、拍動挙動の定量的評価を実現した。さらに、画像相関法を用いて、細胞シートの動的変位場とひずみ場の定量的評価に成功し、拍動とひずみ変化の関係性を明らかにした。また、表面改質を行ったPDMSを平面シート状に加工し、心筋細胞シートを貼り付けることで、心筋細胞と足場材料の2層構造体の作製に
成功した。さらに、2層構造体の自律的拍動挙動を確認し、心筋拍動解析システムを用いて拍動の定量的評価に成功した。

自由記述の分野

生体力学

研究成果の学術的意義や社会的意義

再生医療に対する期待は益々高まっており，特にiPS細胞の応用については多くの期待が寄せられている．その中でも，重度の心不全患者に対するiPS細胞を用いた再生医療の期待は高く，最近では，大阪大学を中心にiPSC-CMで作製した細胞シートの心不全治療への応用ついて検討されている．しかし，特に工学的観点から検討すべき課題は多い．本研究である得られた拍動する２層構造体，および心筋力学モデルを用いた拍動解析法は，今後，iPSC-CMの心臓再生治療への応用が進み，より大規模な心筋組織への適用や最終的な完全心臓体の作製と移植が検討されるときに，重要な知見を与えることが期待される．