Laminin 221 enhance physiology and functionality in human induced pluripotent stem cell derived three- dimensional engineered cardiac tissue

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K17716
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 55030:Cardiovascular surgery-related
• Research Institution: The University of Tokushima (2021); Osaka University (2020)
• Principal Investigator: SAMURA Takaaki 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(医学域), 助教 (40815510)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ラミニン / 重症心不全 / 細胞外マトリックス / iPS由来心筋細胞

Outline of Final Research Achievements

Extracellular matrix, especially laminin-221, may play crucial roles in viability and survival of human-induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes (hiPS-CMs) after in vivo transplant. Left ventricular ejection fraction of the laminin-conjugated engineered cardiac tissue (ECT) group was significantly better than that of other groups 4 weeks after transplantation. Laminin-conjugated ECT transplantation was associated with significant improvements in expression levels of rat vascular endothelial growth factor. In addition, we investigated the possibility of a synchronized beating effect of 3D-ECT by assessing the electrical coupling of transplanted 3D-ECT and rat heart using in vivo imaging. In vivo imaging using gCaMP3 revealed spontaneous beating of 3D-ECT on the recipient rat heart and they are synchronized.

Free Research Field

再生医療

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ヒトiPS細胞由来心筋組織移植治療は、心不全に対する再生治療として期待が高まっている。以前の研究では、ヒトiPS細胞由来心筋組織移植後生着は十分でなく、また心筋補充療法に関わらず、ヒトiPS細胞由来心筋組織によるパラクライン効果が中心となっていた。本研究では、心筋細胞の生存に必要な細胞外マトリックスであるラミニン221を付加することにより、ラット虚血性心筋症モデルにおける移植心筋組織の生着を改善し、治療効果の向上を認めた。また、移植心筋組織がホストの心臓と同期することも認められた。この高機能心筋組織移植は今後心不全患者における、ヒトiPS細胞由来心筋組織移植の治療効果向上の可能性を示唆する。