ヒト多能性幹細胞に由来する心臓オルガノイド作製のための基盤技術開発

开发人类多能干细胞来源的心脏类器官生产基础技术

• 批准号: 20K12623
• 负责人: 白吉 安昭
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Tottori University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K12623/
• 关键词: ヒトiPS細胞; 心筋細胞; オルガノイド; 蛍光タンパク質; ペースメーカ細胞; 心筋; イオンチャネル; 心臓前駆細胞; 分化誘導; ヒト多能性幹細胞

心臓オルガノイドは、1)素材細胞の再組立、2)in vitroで1次心臓領域（FHF）と2次心臓領域（SHF）に存在する心臓前駆細胞からの発生によって作ることができる。そこで、本研究では、4種の主要なサブタイプ心筋（心房筋、心室筋、洞結節ペースメーカ細胞、刺激伝導系細胞）と、2種類の心臓前駆細胞を、ヒトiPS細胞から作製することを目標としている。まず、ヒトiPS細胞に由来する各種サブタイプ心筋を分取し、電気生理学的特性などを解析した。その結果、HCN4/Shox2共陽性細胞として、70~80％の割合で洞結節ペースメーカ様細胞（以下、ペースメーカ細胞）を選択的に分取することに成功した。残り細胞は、心房筋あるいは心室筋様の活動電位を示した（Wakimizu et al. 2022）。そこで、ペースメーカ細胞の識別法を検討したところ、AIによる画像解析法によって、ペースメーカ細胞が他の心筋細胞から区別できることを明らかにすることができた。MLc2a/Mlc2vの共陽性細胞として、心房筋様細胞が優位に濃縮されるが、この心房筋様細胞を用いて、心房細動に関連するPPRX1転写因子が、Kv1.5などのイオンチャネルの発現制御に関わっていることを明らかにした。一方、HCN4-EGFP陽性細胞としてはFHF、Islet1-mCherry陽性細胞としてSHFの前駆細胞を分取できる。本年度は、さらに解析を進め、mCherry陽性細胞がまず出現してくること、分化誘導後3週間くらいでEGFPとmCherry陽性細胞は、相互に排他的に発現するようになり、それぞれFHFとSHF前駆細胞マーカーを発現することを明らかにすることができた。なお、これらの組み合わせによるオルガノイド形成については、顕著な進展が見られなかった。

Heart viscera オ ル ガ ノ イ ド は, 1) material cell の group, 2) in vitro で one heart is crucial areas (FHF) と two heart viscera (SHF) に す る heart viscera 駆 cells before か ら の 発 raw に よ っ て as る こ と が で き る. そ こ で, this study で は, four main な の サ ブ タ イ プ heart muscle (atrial and ventricular muscle, hole nodules ペ ー ス メ ー カ cells, stimulate 伝 guide) と is crucial, 2 kinds の heart before 駆 cell を, ヒ ト iPS cells か ら cropping す る こ と を target と し て い る. ま ず, ヒ ト iPS cells に origin す る various サ ブ タ イ プ heart muscle を divide し, electricity 気 physiology characteristic な ど を parsing し た. , HCN4 / Shox2 そ の results positive cells と し て, 70 ~ 80% の cut で cave nodules ペ ー ス メ ー カ others in cells (hereinafter, ペ ー ス メ ー カ cells) を sentaku に divide of す る こ と に successful し た. The <s:1> active potential を of residual antagonist cells ある, atrial tendons ある and ventricular tendons を indicated <s:1> た (Wakimizu et al. 2022). そ こ で, ペ ー ス メ ー カ cells の recognition method を beg し 検 た と こ ろ, AI に よ る portrait analytic method に よ っ て, ペ ー ス メ ー カ が he の heart muscle cells か ら difference で き る こ と を Ming ら か に す る こ と が で き た. MLc2a/Mlc2v の altogether positive cells と し て, atrial muscle others in cell が optimal に enrichment さ れ る が, こ の atrial muscle cells others を with い て, atrium fine に masato even す る PPRX1 planning write factor が, Kv1.5 な ど の イ オ ン チ ャ ネ ル の 発 now suppression に masato わ っ て い る こ と を Ming ら か に し た. One side, hcn4-EGFp-positive cells と, て, <s:1>, FHF, islet1-mcherry-positive cells と, て, SHF <s:1> pre-駆 cells を were respectively taken as で, る, and る. This year は, さ ら に parsing を め, mCherry positive cells が ま ず appear し て く る こ と, induced differentiation between 3 weeks after く ら い で EGFP と mCherry positive cells は, に mutually exclusive に 発 now す る よ う に な り, そ れ ぞ れ FHF と SHF 駆 cells before マ ー カ ー を 発 now す る こ と を Ming ら か に す る こ と が Youdaoplaceholder0 た た. な お, こ れ ら の group み close わ せ に よ る オ ル ガ ノ イ ド form に つ い て は, 顕 な progress が see ら れ な か っ た.

项目成果

HCN4/Shox2遺伝子標識によるヒトiPS細胞からの心臓洞結節ペースメーカ細胞の分取システムの構築

使用 HCN4/Shox2 基因标记从人 iPS 细胞中分选心脏窦房结起搏细胞的系统的构建

• 发表时间: 2021
• 作者: 脇水孝之;經遠智一;白吉安昭;久留一郎
• 通讯作者: 久留一郎

予定心臓領域特異的マーカー遺伝子の発現を可視化したIPS細胞株の樹立

建立 IPS 细胞系，使目标心脏区域特异性标记基因的表达可视化

• 发表时间: 2021
• 作者: 重永雅人;今川明梨;經遠智一;久留一郎;白吉安昭
• 通讯作者: 白吉安昭

心房細動関連遺伝子PRRX1のヒト心房筋様細胞における機能解析

人心房肌样细胞中房颤相关基因PRRX1的功能分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 幸哲夫;經遠智一;三明淳一郎;久留一郎;白吉安昭
• 通讯作者: 白吉安昭

心臓洞結節ペースメーカ細胞の分取、解析のためのヒトiPS 細胞株の作製

产生用于心脏窦房结起搏细胞分选和分析的人类 iPS 细胞系

• 发表时间: 2020
• 作者: 脇水孝之;足立隆;林裕也;経遠智一;白吉安昭;久留一郎
• 通讯作者: 久留一郎

ヒトiPS細胞を用いた心臓前駆細胞の選択的分取法の開発と特性解析

使用人 iPS 细胞的心脏祖细胞选择性分选方法的开发和表征

• 发表时间: 2022
• 作者: 重永雅人;今川明梨;谷本久実;經遠智一;白吉安昭
• 通讯作者: 白吉安昭