| 研究課題/領域番号 |
26350517
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| 研究機関 | 東京女子医科大学 |
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研究代表者 |
関根 秀一 東京女子医科大学, 医学部, 講師 (60541737)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 組織モデル |
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| 研究実績の概要 |
現在の再生医療研究や創薬研究において培養細胞を用いたin vitroでの解析が行われているが、ヒトの生体内3次元環境とは大きくかけ離れており組織・臓器レベルでの解析は困難である。申請者はこれまでに細胞シート工学を基盤とし生体外で再生組織内へ血管網を付与するための技術開発を行い、動静脈付きの血管床と細胞シートを用いバイオリアクターで組織灌流を行うことで生体同様に潅流可能な血管付きの3次元組織の再構築を可能としてきた。本研究課題では生体外における血管網付与技術を用いたヒト3次元心筋組織モデルの作製を目的としている。昨年度は作製組織の薬物反応を代謝(ATP)の観点から解析するためにルシフェレーストランスジェニックラットの心筋細胞を用い、血管床はラット大腿動静脈を含む筋組織を成形し一週間生体内へ留置することにより毛細血管の動静脈短絡を誘導させin vitroにおいて灌流液が動脈から組織、さらに静脈へ戻るような血管付き心筋組織を作製した。3層のラット血管内皮-心筋共培養細胞シートを血管床上へ積層化し組織灌流を行うことで3日後には心筋組織内の毛細血管と血管床の毛細血管との間に血管を介した繋がりができることを確認した。また心筋細胞シートの段階的積層を行うことで、6層のより厚みのある心筋組織を再構築した。本年度はこの作製心筋組織に対し動脈を介したイソプロテレノール、エピネフリンなどのカテコラミンの投与を行うことで心筋組織の拍動数とATP活性の上昇、また血圧の変動も確認した。さらに心毒性を有する抗がん剤であるドキソルビシンの持続投与による心筋組織のATP活性低下を確認し組織モデルとしての有用性を示すことができた。本研究において作製した血管付き3次元心筋組織はより生体に近い薬効や心毒性の評価モデルとなり得ると考えられる。
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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
ヒト3次元心筋組織モデルを作製するには、まずこれまでに研究開発した血管付きの3次元心筋組織を作製し組織モデルとしての有用性を評価することが第一であるため、今年度ではラット心筋細胞を用いて血管付き心筋組織を構築し強心作用や心毒性効果を示す薬剤を用いて、それらを血管系から投与することによる薬効試験を行った。その結果それぞれの薬に対し生体と同様の薬剤効果を示すことが確認でき薬剤評価のための組織モデルとしての有用性を示した。また血管床上へ積層化するヒト心筋細胞シートに関しては、iPS由来心筋細胞と血管のソースとしての血管内皮細胞との共培養条件の最適化は行えたものの、代謝解析のための発光イメージングに用いる心筋細胞へのルシフェラーゼ遺伝子の導入については最適条件を見出しておらず検討段階にとどまっているため。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度は発光イメージング解析のために最適化されたヒト内皮-心筋共培養細胞シートを用いて血管付き心筋組織モデルの構築を進める。作製した心筋組織モデルへの薬効試験や心筋障害モデルの作製、さらにはその組織に対する再生治療効果を検証するためにはバイオイメージング解析や電気生理学的解析が重要となるため前年度までに得た知見を元に必要な解析手法を選択し必要に応じて改良を行い進める。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
昨年度はバイオイメージングのための心筋細胞への遺伝子導入の条件最適化に時間を要したため実験動物や灌流培養のための培地試薬、蛍光試薬類を使用しなかったことで次年度使用額が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度はヒト心筋組織モデルの作製とともにその有効性を検討するための実験動物や灌流培地、バイオイメージング用試薬の購入に充てる。
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