2017 Fiscal Year Annual Research Report
Skeletal muscle tissue engineering using human iPS cells
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17H03469
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
井藤 彰 九州大学, 工学研究院, 准教授 (60345915)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀江 正信 京都大学, 環境安全保健機構, 助教 (60727014)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ティッシュエンジニアリング / 骨格筋 / 磁性ナノ粒子 / 薬剤スクリーニング / iPS細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
再生医療の研究において、iPS細胞から生体内の機能的な細胞への分化誘導法の開発が行われており、骨格筋においても筋転写因子の一つであるMyoD遺伝子をiPS細胞に導入することで、筋芽細胞へ分化することが報告されている。さらに、筋疾患患者由来の細胞から筋疾患iPS細胞を作製し、筋疾患に関する遺伝子を高効率かつ高精度に修復できることも示されている。しかしながら、筋肉の最も重要な機能である収縮を指標とした評価はなされていない。本研究では、iPS細胞から「動く」筋組織を作製して、収縮力を指標とした筋機能評価という新しい評価法を提案する。平成29年度は、健常者由来のiPS細胞（409B2株）を用いて、分化を指標とした細胞播種密度の検討を行い、最適な播種密度を決定した。さらに、レチノイン酸添加によって細胞の生存率が高まることを見出し、電気刺激に応じて収縮運動する筋管を誘導することに成功した。また、さらに有効な分化誘導法の検討として、電気刺激培養を行ったところ、筋管への分化が促進され、より多くの筋管が電気刺激で収縮した。さらに、我々オリジナルの磁性ナノテクノロジーを基盤とした三次元組織作製法（Mag-TE法）により、MEMS技術により作製したPDMSの微細デバイスを用いて、iPS細胞から三次元筋組織組織を作製したところ、電気刺激で収縮して力を発生する組織を構築することに成功した。この成果は、骨格筋組織再生や薬剤スクリーニングへの応用に向けた人工筋組織の作製にとって有用な知見となることが期待できる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
申請当時、難関だと考えていた三次元筋組織の構築に成功し、電気刺激で動く骨格筋組織がiPS細胞から構築できたことから、非常に順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度は非常に順調に研究が進展したことから、今後は研究が加速的に進展することが期待できる。平成29年度にヒトiPS細胞を筋分化し、電気刺激によって「動く」三次元筋組織の構築に成功したことを技術的な基盤として、今後は申請書の研究計画にしたがって、ヒト筋ジストロフィ患者由来iPS細胞および、その細胞をゲノム編集技術によって修復したiPS細胞を使用して、同様に筋分化および三次元筋組織構築を行い、電気刺激で「動く」三次元筋組織を作製する。研究を進めるうえで、筋ジストロフィ由来iPS細胞からの筋分化培養および三次元筋組織作製が困難である場合が予想されるが、最適な培養法を確立することで目標を達成する。また、そのための培養条件の検討に、平成29年度に開発したマイクロデバイスを用いて、多数の培養条件を一度に検討するハイスループットスクリーニングにより、最適な培養条件を見出すことで解決する。
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