2017 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanomedicine: Application of mechanobiological engineering to regenerative and reproductive medicine
| Project/Area Number |
26220203
|
|---|
| Research Institution | Okayama University |
|---|
Principal Investigator |
成瀬 恵治 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 教授 (40252233)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
王 英正 岡山大学, 大学病院, 教授 (50372579)
高橋 賢 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 助教 (50432258)
松浦 宏治 岡山理科大学, 工学部, 准教授 (70443223)
入部 玄太郎 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 准教授 (90284885)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-05-30 – 2019-03-31
|
| Keywords | メカノバイオロジー / 機械刺激 / iPS細胞 / 心臓幹細胞 / 初期胚 / 体外受精胚 / 着床前胚 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
I. メカノ心臓再生医療
3次元の基質中で培養した細胞組織に対し、伸展刺激と剪断応力を同時に負荷するチャンバーを開発し、iPS細胞および歯肉線維芽細胞の共培養を行った。この培養系において、培養容器の形状、培養基質の種類、細胞の混合比率、および培地投与条件の検討を行った。培養容器の形状に関しては、細胞組織の強度を十分に保ち、線維芽細胞の配向を一定に維持するためには、特別な形状をモデルする必要があることが明らかとなった。心臓幹細胞の移植に関しては、平成28年度に実施承認された小児拡張型心筋症に対する第1a相臨床研究（TICAP-DCM試験）について、平成29年7月に第1症例目を登録開始した。平成29年度内には合計3例の18歳未満の適応症例に対して、心筋生検による組織採取ならびに大量培養後の冠動脈注入法による自家細胞移植を実施した。心筋細胞のメカニクス解析については、心筋細胞伸展に伴う細胞内カルシウム濃度の緩徐な増加は、伸展によるアンギオテンシンII受容体活性化を介してTRPC3チャネルが活性化し、ナトリウムやカルシウムが細胞内に流入することにより起こることが明らかとなった。また、伸展刺激によりミトコンドリア膜電位が過分極し、NOX2由来の伸展刺激誘発性ROS産生増加にもミトコンドリア電子伝達系が関与していることが明らかとなった。
II. メカノ生殖補助医療
マウス体外受精胚とかん流で回収した２細胞期胚を体外培養した際の遺伝子発現の比較を行ったところ、体外受精胚では内部細胞塊由来の遺伝子発現が促進し、かつ栄養外胚葉由来の遺伝子発現が抑制されていた。マウス胚培養後で得られた胚盤胞のマイクロアレイ受託分析を試みたが、サンプル濃度が低かったために、分析不可能であった。今後は受託分析先とサンプル調製の最適化について検討する計画である。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
I. メカノ心臓再生医療
iPS細胞の心筋分化誘導における線維芽細胞との共培養条件に関し、細胞組織のプレストレスを維持して培養するための容器の形状が概ね明らかとなった。またこれに付随し、iPS細胞と線維芽細胞との混合比率および培地投与条件に関しても明らかになりつつある。心臓幹細胞の移植に関しては、合計3例の適応症例に対して培養心臓幹細胞の冠動脈注入法による自家細胞移植を実施し、症例数を着実に増加させている。
II. メカノ生殖補助医療
マウス体外受精胚を用いた実験により、機械刺激による遺伝子発現の変化が明らかとなりつつある。
|
| Strategy for Future Research Activity |
I. メカノ心臓再生医療
iPS心筋細胞の3次元培養に関し、現在使用している培養基質に新たな基質成分を加えることによりさらなる収縮機能の向上を図る。iPS細胞および線維芽細胞の共培養系に関しては、共培養を開始するタイミングの最適化を行う。またラットの心筋梗塞モデルを用いて心不全状態を作出し、ヒトiPS細胞から分化誘導した心筋組織の移植を行い心収縮機能の改善の程度を評価する。心臓幹細胞の移植に関しては、培養心臓幹細胞の冠動脈注入法による自家細胞移植の症例数をさらに増加させることにより移植療法の有効性の検証および方法の確立を目指す。
II. メカノ生殖補助医療
マウス胚培養における胚盤胞のマイクロアレイ分析に関し、サンプル調製の最適化を行うことにより、機械刺激が胚盤胞の遺伝子発現両変化に及ぼす影響を明らかにする。
|
