力学的及び電気生理学的に成熟型となる心筋組織のin vitro培養法の確立

人工多能性幹細胞（iPSC）から分化誘導された心筋細胞は未熟型であることから、当該心筋細胞を薬剤評価に活用したり、再生医療として細胞治療に用いたりと、適した細胞の性質を有しているかどうかは疑義が生じる状態である。本研究では心筋成熟の培養法の開発を目指して、２つの培養法を複合させる条件検討及び評価に取組んだ。１つは心筋細胞が環状となる培養によりTraveling wave（TW）を引き起こし、電気的な刺激により成熟を促す方法と、回転浮遊培養によるShear stress（SS)を与え、物理的な刺激により成熟を促す方法である。両者を組み合わせて成熟をより促すことができるかを検討した。なお、コントロールとして、心筋細胞が環状とならない培養基材を用いた培養も同時に並行させた。検討条件として、TWを引き起こす培養及び培養期間を経て、その後、回転浮遊培養によるSSを与える培養プロセスにより、得られた細胞の特性を評価した。培養基材にはポリ乳酸コグリコール酸（PLGA）のナノファイバーを用いた。PLGAナノファイバー上に、iPSC由来心筋細胞（cTnT陽性細胞率として64.2％～91.2％）を播種し、3,5,7日後にMotion Analyzerによる拍動の解析（拍動回数、収縮及び弛緩の程度）を行った。7日後に回転浮遊培養系へ移行し、1週間の回転浮遊培養を行った。培養細胞を取り出し、ELISA、形態観察（免疫染色）、電子顕微鏡観察、細胞代謝物プロファイリングによって心筋成熟度の評価を行った。その結果、拍動に関してTWを引き起こすことで拍動回数と収縮速度の向上傾向が見られた。一方でサイトカイン産生能は類似しており、大きな変化が見られなかった。細胞代謝物プロファイリングではSSを加えることで細胞内のGlucoseやTCA回路に関連する因子が多く検出されたことから、心筋成熟が示唆された。

人工多能性幹細胞（iPSC）から分化誘導された心筋細胞は未熟型であることから、当該心筋細胞を薬剤評価に活用したり、再生医療として細胞治療に用いたりと、適した細胞の性質を有しているかどうかは疑義が生じる状態である。本研究では心筋成熟の培養法の開発を目指して、２つの培養法を複合させる条件検討及び評価に取組んだ。１つは心筋細胞が環状となる培養によりTraveling wave（TW）を引き起こし、電気的な刺激により成熟を促す方法と、回転浮遊培養によるShear stress（SS)を与え、物理的な刺激により成熟を促す方法である。両者を組み合わせて成熟をより促すことができるかを検討した。なお、コントロールとして、心筋細胞が環状とならない培養基材を用いた培養も同時に並行させた。検討条件として、TWを引き起こす培養及び培養期間を経て、その後、回転浮遊培養によるSSを与える培養プロセスにより、得られた細胞の特性を評価した。培養基材にはポリ乳酸コグリコール酸（PLGA）のナノファイバーを用いた。PLGAナノファイバー上に、iPSC由来心筋細胞（cTnT陽性細胞率として64.2％～91.2％）を播種し、3,5,7日後にMotion Analyzerによる拍動の解析（拍動回数、収縮及び弛緩の程度）を行った。7日後に回転浮遊培養系へ移行し、1週間の回転浮遊培養を行った。培養細胞を取り出し、ELISA、形態観察（免疫染色）、電子顕微鏡観察、細胞代謝物プロファイリングによって心筋成熟度の評価を行った。その結果、拍動に関してTWを引き起こすことで拍動回数と収縮速度の向上傾向が見られた。一方でサイトカイン産生能は類似しており、大きな変化が見られなかった。細胞代謝物プロファイリングではSSを加えることで細胞内のGlucoseやTCA回路に関連する因子が多く検出されたことから、心筋成熟が示唆された。