交感神経支配によるヒトiPS由来心筋の自己組織化とそのメカニズムの解明

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健常心は、生理的条件下では心筋細胞の均一な配向を示し、その特徴的な解剖学的形態は、収縮性や伝導性をはじめとする心筋組織の機能においてきわめて重要な要素である。一方、心筋症や心不全などの病態心では、損傷した細胞および細胞外マトリックスタンパク質の合成および分解の不均衡のために、心筋細胞の錯綜などの形態異常を示す。それに関して、アドレナリン作動性神経系の障害が心筋配向特性の損失に関与していることが示唆されている。本研究課題においては、交感神経細胞支配下でのiPS心筋細胞の機能・形態を評価するとともに、細胞配向性（細胞極性や細胞接着）をもたらす分子機構を解明する。神経支配の有無による心筋細胞の形態的・機能的（カルシウムの過渡変化、活動電位、組織の導電性、成熟関連遺伝子の発現など）解析から、神経支配されたiPS心筋細胞は、比較的成熟した性質を獲得しており、自己組織化を誘導することが分かった。交感神経細胞との共培養により、iPS由来心臓組織の配向性が得られた一方、交感神経細胞の培養上清を培地に加える Paracrine 効果のみでは同様な配向性は再現できなかった。そのことから、交感神経支配による iPS心筋細胞の自己組織化効果には、”Juxtacrine” 効果などの交感神経細胞と心筋細胞の直接細胞接着が不可欠な存在と分かった。RNA-sepのヒートマップから、神経支配の有無による心筋細胞は有意に発現が異なる遺伝子が多数存在することが分かった。 交感神経支配によるiPS心筋細胞で有意に発現が上昇したDEG遺伝子に関連するエンリッチメントシグナルを調べたところ、神経発生に関連するシグナルが多数存在し、共培養心筋細胞と神経細胞とのクロストークにより関連遺伝子の発現が誘導されている可能性が示された。