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2020 年度 実施状況報告書

ヒト心筋細胞の成熟過程の理解に基づく、成熟制御メカニズム解析基盤の構築

研究課題

研究課題/領域番号 19KK0219
研究機関自治医科大学

研究代表者

魚崎 英毅  自治医科大学, 医学部, 准教授 (90740803)

研究分担者 関 満  自治医科大学, 医学部, 講師 (20822357)
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)
研究期間 (年度) 2019-10-07 – 2023-03-31
キーワード心筋細胞 / 成熟 / 比較トランスクリプトーム
研究実績の概要

本年度は新型コロナウイルス感染症のため、共同研究先であるJohns Hopkins大学へ渡航しての実験を行うことができなかったため、全体的な研究計画を見直し、アプローチを変えて研究を進めた。
(1) Johns Hopkins大学では、研究代表者の魚崎が研究の端緒を掴んだ心筋細胞成熟過程におけるPGC1a/bの機能解析を行い、PGC1a/bがYAPおよびSF3B2を介して、心筋細胞の成熟を制御していることを明らかにし、論文発表を行った(Murphy, Nature Communication, 2021)。
(2) 自治医科大学ではマウスおよびヒトにおいて成熟マーカー遺伝子の解析を行った。2019年度に樹立したマウスノックインES細胞からキメラマウスを作出し、交配を行ったが、いずれの株も生殖系列に寄与せず、マーカー遺伝子を有する産仔を得ることができなかった。現在、AAVを用いた受精卵でノックインを行うための準備を進めている。一方ヒトiPS細胞において4系統のノックイン細胞を樹立し、うち3系統で成熟が進むと蛍光タンパクを発現し、レポーターとして有用であることが確認できた。
(3) 試験管内でPSC-CMsのサルコメア機能評価を容易にするための手法開発を行い、論文発表を行った(Ahmed, J Vis Exp, 2021)。
(4) 哺乳類と比べて非常に未熟な段階で出産するオポッサムとマウスの比較トランスクリプトームを行い、心筋細胞の増殖・成熟制御の新しいメカニズムを同定し、現在論文を投稿中である(理化学研究所木村博士との共同研究)。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

概要に記載したとおり、新型コロナウイルス感染症の広がりより、渡米しての実験が行えていない。代替アプローチにより、研究を進めている。
マウスノックインES細胞により作出したキメラマウスからレポーターを持つ産仔が得られず、新しいアプローチでノックインマウスの樹立をMax Planck Florida Instituteの西園博士と進めていたが、西園博士が2021年4月に金沢医大に着任するため帰国したため、実験中断を余儀なくされた。2021年度に国内で継続予定である。

今後の研究の推進方策

少なくとも渡米再開には新型コロナウイルスに対するワクチン接種が日米両国で進み、感染症がコントロール可能になる必要があるが、早くとも2021年度前期では期待できない。状況が改善すれば渡米し、必要な実験を進めたい。
すでにヒトiPS細胞で成熟を反映できる新しいレポーターの候補が得られているため、成熟レポーター陽性細胞の機能評価等を進め、また、細胞に対する機械的刺激の影響を評価する実験を先行して進める。

次年度使用額が生じた理由

・2019年度のJohns Hopkins大学への訪問予定は新型コロナウイルス感染の広がりにより実施できていない。状況の改善を待って、訪問・実験の実施を予定している。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 2件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 4件、 招待講演 10件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [国際共同研究] Johns Hopkins大学/Max Planck Florida Institute(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Johns Hopkins大学/Max Planck Florida Institute
  • [雑誌論文] PGC1/PPAR drive cardiomyocyte maturation at single cell level via YAP1 and SF3B22021

    • 著者名/発表者名
      Murphy Sean A.、Miyamoto Matthew、Kervadec Anais、Kannan Suraj、Tampakakis Emmanouil、Kambhampati Sandeep、Lin Brian Leei、Paek Sam、Andersen Peter、Lee Dong-Ik、Zhu Renjun、An Steven S.、Kass David A.、Uosaki Hideki、Colas Alexandre R.、Kwon Chulan
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41467-021-21957-z

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Non-viral ex vivo genome-editing in mouse bona fide hematopoietic stem cells with CRISPR/Cas92021

    • 著者名/発表者名
      Byambaa Suvd、Uosaki Hideki、Ohmori Tsukasa、Hara Hiromasa、Endo Hitoshi、Nureki Osamu、Hanazono Yutaka
    • 雑誌名

      Molecular Therapy - Methods & Clinical Development

      巻: 20 ページ: 451~462

    • DOI

      10.1016/j.omtm.2021.01.001

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sarcomere Shortening of Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocytes using Fluorescent-Tagged Sarcomere Proteins.2021

    • 著者名/発表者名
      Ahmed Razan E.、Chanthra Nawin、Anzai Tatsuya、Koiwai Keiichiro、Murakami Tomoki、Suzuki Hiroaki、Hanazono Yutaka、Uosaki Hideki
    • 雑誌名

      Journal of Visualized Experiments

      巻: 169 ページ: -

    • DOI

      10.3791/62129

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fetal sheep support the development of hematopoietic cells in vivo from human induced pluripotent stem cells2021

    • 著者名/発表者名
      Abe Tomoyuki、Uosaki Hideki、Shibata Hiroaki、Hara Hiromasa、Sarentonglaga Borjigin、Nagao Yoshikazu、Hanazono Yutaka
    • 雑誌名

      Experimental Hematology

      巻: 95 ページ: 46~57.e8

    • DOI

      10.1016/j.exphem.2020.12.006

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Novel device prototyping for endoscopic cell sheet transplantation using a three-dimensional printed simulator2020

    • 著者名/発表者名
      Osada Hiroaki、Ho Wen-Jin、Yamashita Hideki、Yamazaki Kazuhiro、Ikeda Tadashi、Minatoya Kenji、Masumoto Hidetoshi
    • 雑誌名

      Regenerative Therapy

      巻: 15 ページ: 258~264

    • DOI

      10.1016/j.reth.2020.10.007

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Establishment of a heart-on-a-chip microdevice based on human iPS cells for the evaluation of human heart tissue function2020

    • 著者名/発表者名
      Abulaiti Mosha、Yalikun Yaxiaer、Murata Kozue、Sato Asako、Sami Mustafa M.、Sasaki Yuko、Fujiwara Yasue、Minatoya Kenji、Shiba Yuji、Tanaka Yo、Masumoto Hidetoshi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-020-76062-w

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Strategies for immune regulation in iPS cell-based cardiac regenerative medicine2020

    • 著者名/発表者名
      Murata Kozue、Ikegawa Masaya、Minatoya Kenji、Masumoto Hidetoshi
    • 雑誌名

      Inflammation and Regeneration

      巻: 40 ページ: -

    • DOI

      10.1186/s41232-020-00145-4

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Accuracy of spiked cell counting methods for designing a pre-clinical tumorigenicity study model2020

    • 著者名/発表者名
      Osada Hiroaki、Kawatou Masahide、Takeda Masafumi、Jo Jun-ichiro、Murakami Takashi、Tabata Yasuhiko、Minatoya Kenji、Yamashita Jun K.、Masumoto Hidetoshi
    • 雑誌名

      Heliyon

      巻: 6 ページ: e04423~e04423

    • DOI

      10.1016/j.heliyon.2020.e04423

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Rabbit Venous Interposition Model Mimicking Revascularization Surgery using Vein Grafts to Assess Intimal Hyperplasia under Arterial Blood Pressure2020

    • 著者名/発表者名
      Nishio Hiroomi、Minatoya Kenji、Masumoto Hidetoshi
    • 雑誌名

      Journal of Visualized Experiments

      巻: 159 ページ: -

    • DOI

      10.3791/60931

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preparation of Mesh-Shaped Engineered Cardiac Tissues Derived from Human iPS Cells for In Vivo Myocardial Repair2020

    • 著者名/発表者名
      Nakane Takeichiro、Abulaiti Mosha、Sasaki Yuko、Kowalski William J.、Keller Bradley B.、Masumoto Hidetoshi
    • 雑誌名

      Journal of Visualized Experiments

      巻: 160 ページ: -

    • DOI

      10.3791/61246

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] iPS細胞由来心筋細胞を用いた疾患研究の基盤構築2021

    • 著者名/発表者名
      魚崎 英毅
    • 学会等名
      CVMW2020 心血管代謝週間
    • 招待講演
  • [学会発表] 疾患iPS細胞を用いた病態解明に向けた基盤構築2021

    • 著者名/発表者名
      魚崎 英毅
    • 学会等名
      第20回日本再生医療学会総会
    • 招待講演
  • [学会発表] 蛍光標識サルコメアを利用したiPS細胞由来心筋細胞のサルコメアショートニング2021

    • 著者名/発表者名
      魚崎英毅, 安済達也, Nawin Chanthra, Razan E Ahmed, 花園 豊
    • 学会等名
      第20回再生医療学会
  • [学会発表] Disease Modeling of Cardiomyopathy Using Pluripotent Stem Cells.2021

    • 著者名/発表者名
      Hideki Uosaki
    • 学会等名
      MIS-KOREA
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] iPS細胞を用いた心筋症モデリング2021

    • 著者名/発表者名
      魚崎英毅
    • 学会等名
      第 10 回 Cardiovasucular Thrombosis Seminar
    • 招待講演
  • [学会発表] Research for Cardiac Regenerative Medicine and Heart Diseases Using Pigs as a Large Mammal.2021

    • 著者名/発表者名
      Masumoto H.
    • 学会等名
      第85回日本循環器学会学術集会
    • 招待講演
  • [学会発表] Identifying Cross-Organ Similarities During Development and Maturation Arrest of Pluripotent Stem Cell Differentiation2020

    • 著者名/発表者名
      Sandeep Kambhampati, Sean Murphy, Hideki Uosaki, Chulan Kwon
    • 学会等名
      BMES 2020 Virtual Annual Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] In vitro maturation of cardiomyocytes derived from stem cells.2020

    • 著者名/発表者名
      Hideki Uosaki
    • 学会等名
      MIS-KOREA
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Heart Failure Treatment Using Engineered 3D Cardiac Sheets.2020

    • 著者名/発表者名
      Masumoto H.
    • 学会等名
      第84回日本循環器学会学術集会
    • 招待講演
  • [学会発表] ヒトiPS細胞由来心血管系細胞多層体を用いた新たな重症心不全治療法2020

    • 著者名/発表者名
      升本 英利
    • 学会等名
      第19回日本再生医療学会総会(共催学術セミナー2)
    • 招待講演
  • [学会発表] ヒトiPS細胞由来心血管系細胞多層体を用いた心不全治療法の開発2020

    • 著者名/発表者名
      升本 英利
    • 学会等名
      第24回日本心不全学会学術集会
    • 招待講演
  • [学会発表] Cardiovascular Regenerative Medicine Supported By Biomaterials And Drug Delivery System.2020

    • 著者名/発表者名
      Masumoto H.
    • 学会等名
      Controlled Release Society Virtual Annual Meeting 2020
    • 国際学会 / 招待講演
  • [産業財産権] 心筋細胞の成熟方法、心筋細胞の成熟度評価方法(以下省略)2020

    • 発明者名
      魚崎英毅
    • 権利者名
      魚崎英毅
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2020/044816
    • 外国

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公開日: 2021-12-27  

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