2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a method of functional integration between host and graft on the transplantation therapy of human iPS cell-derived cardiac tissues
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18H02887
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
金光 ひでお 京都大学, 医学研究科, 助教 (60810166)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
湊谷 謙司 京都大学, 医学研究科, 教授 (20393241)
池田 義 京都大学, 医学研究科, 准教授 (40281092)
柴 祐司 信州大学, 学術研究院医学系, 教授 (70613503)
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)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 心臓再生医療 / iPS細胞 / バイオエンジニアリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、これまで主にパラクライン効果による優れた治療効果が動物実験において示されている、「ヒトiPS細胞由来心血管系細胞多層体」による治療効果をさらに高め、長期的な治療効果を得るために、ホスト-グラフト間の機能的（電気的・機械的）同期を評価するシステムを、in vitroの評価系を用いて作製する。さらに、心拍数がヒトと近いミニブタを用いて確立し、さらにペーシングなどの方法により、効率的かつ安全な機能的同期法を開発することを目的とする。昨年度までにGCaMPグラフト移植におけるラット心臓への同期評価法の確立に関する研究開発を行った結果、ホスト心臓の拍動に応じてiPS細胞由来心筋シー トが収縮する傾向を認めたが、同時に心筋シート自身の電気伝導速度はホスト心臓に比べて非常に遅いことを見出し、その原因としてiPS細胞由来心筋細胞のイオンチャネルを含む電気生理学的未成熟性を定量PCR等により見出した（内向き整流カリウム電流を担うIK1チャネルをコードするKCNJ2遺伝子の低発現など）。この点を解決するため、本年度は既報に従い（Nature, 2018）、iPS細胞由来心筋細胞および血管構成細胞の三次元化および電気刺激を含む物理学的トレーニングを行い、電気生理学的成熟が一定程度得られることを確認した。次年度は機能的同期をさらに得るため、この成熟化三次元構造に対する物理的トレーニングに関する条件検討をさらに進め、生体心臓に近い電気伝導速度を達成できる条件を見出すことを目指す。
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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
iPS細胞由来心血管系細胞の三次元化および物理刺激トレーニング培養のプロトコルを確立し、イオンチャネル・構造蛋白をコードする遺伝子の発現上昇効果を定量PCR法などにより確認することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
１．電気刺激によるGCaMPグラフトの同期率改善に関するin vitroでの検討
iPS細胞由来心血管系細胞によるGCaMP三次元多層体に対し引き続き種々の電気刺激トレーニング培養を行い、機能的な成熟化および電気的伝導速度を上昇しうる条件を見出す。また初年度に導入した細胞シートストレッチ観察装置を用いて、GCaMPグラフトに対する組織成熟度および同期率の改善について評価する。最終的に同期に最も適したin vitroのトレーニング培養条件を同定する。
２．ミニブタモデルを用いた心筋梗塞および心臓組織グラフトの移植における電気的・機械的同期率の変動に関する検討
経食道エコーを用いて、心筋梗塞による壁運動同期率の低下、あるいは心臓組織グラフトの移植による同期率の回復を観察及び定量することにより、ペーシング等の方法による移植後同期率評価に資するシステム構築を行い、機械的同期の度合いを評価する。
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[Journal Article] Chronic optical pacing conditioning of h-iPSC engineered cardiac tissues2019
Author(s)
Dwenger M, Kowalski WJ, Ye F, Yuan F, Tinney JP, Setozaki S, Nakane T, Masumoto H, Campbell P, Guido W, Keller BB.
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Journal Title
J Tissue Eng
Volume: 10
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Surgical management for heart failure:A comparison of left ventricular repair and ventricular assist device2019
Author(s)
Kanemitsu H, Minatoya K, Yamazaki K, Sakamoto K, Kawatou M, Sakai J, Kudo M, Nakamura M, Yamamoto R, Kitagata Y, Ide Y, Ikeda T
Organizer
ISHLT2019
Int'l Joint Research
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