ヒトiPS細胞集塊の心筋分化誘導における剪断ストレスへの応答性評価に関する研究

人iPS细胞聚集体诱导心脏分化对剪切应力反应性的评价研究

• 批准号: 20J10116
• 负责人: 橋田 礼博
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J10116/
• 关键词: ヒトiPS細胞由来心筋組織; 回転浮遊培養; 心筋成熟; 組織収縮; 組織構造の空間的不均一; 核ラミナ形成; iPS由来心筋組織; 組織形態・構造変化特性; 細胞配向性

昨年度は回転浮遊培養にて板状の心筋組織が縮み、分厚い構造へと変化する現象を見出した。その上で今年度は当該現象と成熟化進行の関係についてより詳細の調査（静置培養との比較）を行った。その調査結果の要点をまとめると以下の通りとなった：①5日間の培養で、Day0～Day3にかけて組織投影面積が有意に減少した後、Day3以降心筋組織の成熟マーカー（β-Myosin Heavy Chain、Connexin-43）のタンパク形成量が有意に増加した。②組織が培地中に浮遊している間、液流による力学的負荷を受ける組織表面部分の細胞の核の形状が扁平したものとなっていた。③分化細胞が力学的負荷を受けたときに核膜に形成され、かつ心筋成熟の進行に寄与している核ラミナ（Lamin A/C）の形成が、回転浮遊培養にて顕著に多かった。①から組織が縮む現象が、心筋成熟のトリガーとなる因子であることが考えられた。また②から回転浮遊培養にて発生する液流が組織表面部分の細胞の核の形状および骨格構造を変化させ、組織構造の空間的不均一が発生することが示唆された。加えて心筋細胞の核の形状および骨格構造は細胞で生み出される収縮力の大きさにも影響することが知られている。これらを考慮すると、組織表面部分の細胞が組織表面方向に沿って収縮することで組織内部の細胞が圧迫されることが推察される。そして③からも裏付けられるように、組織内部の細胞でもLamin A/Cの形成が顕著となり、これが心筋成熟を引き起こしたものと考えられた。以上の結果から、回転浮遊培養における「組織構造の空間的不均一の発生」が、心筋成熟を引き起こす重要な因子であることが示唆された。本知見は、今まで未解明であった回転浮遊培養の特性を初めて示しているという点で極めて重要なものであり、今後の組織培養工学の発展に大きく寄与するものであると考えられる。

In the past year, the phenomenon of contraction and structural transformation of plate-like muscle tissue in suspension culture has been observed. This year, the relationship between the phenomenon and maturity is investigated in detail (static culture and comparison). The main points of the investigation results are as follows: ①5. During the day of culture, the projected area of tissue was intentionally decreased from Day0 to Day3, and the mature amount of tissue (β-Myosin Heavy Chain, Connexin-43) was intentionally increased on Day3. (2) The shape of the nucleus of the cell on the surface of the tissue is flat due to the mechanical load of the floating medium and liquid flow in the tissue. 3. The differentiation of cells is influenced by mechanical load, nuclear membrane formation, maturation of cardiac muscle, Lamin A/C formation, and plankton culture.① Tissue contraction phenomenon, heart tendon maturity and heart tendon maturity factor 2. The liquid flow generated by the culture of the plankton in the reverse direction changes the shape of the nucleus and the structure of the skeleton of the cells on the surface of the tissue, and the spatial heterogeneity of the tissue structure occurs. The shape of the nucleus and the structure of the skeletal structure of the cardiac muscle cells are affected by the large contraction force of the cells. The cells on the surface of the tissue are compressed along the surface of the tissue, and the cells inside the tissue are compressed. The formation of Lamin A/C in the cells of the tissue was studied. The above results show that the spatial heterogeneity of tissue structure and tendon maturity are important factors in the development of plankton culture. This paper describes the characteristics of phytoplankton culture, and discusses the development of tissue culture engineering in the future.

项目成果

Kinetics on aggregate behaviors of human iduced pluripotent stem cells in static supension and rotating flow cultures

静态悬浮和旋转流培养中人诱导多能干细胞聚集行为的动力学

• 发表时间: 2021
• 作者: Akihiro Hashida;Toshimasa Uemura;and Masahiro Kino-oka
• 通讯作者: and Masahiro Kino-oka