再生心筋細胞を用いたBioペースメーカ開発の基礎的研究

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ヒトやサルなどの高等哺乳動物の成体脳海馬、大脳皮質連合野、側脳室では一度破壊された神経細胞は二度と再生されないというように長らく考えられてきました。しかし、最近の研究によると成人の中枢神経の中には神経幹細胞が存在し、そこからニューロンが新生することがわかってきました。一方、心臓にこのような筋幹細胞が存在するかどうかについてはいまだに確認されていません。骨格筋には衛生細胞と呼ばれる筋芽細胞が存在しますが、心筋細胞の機能が低下した時には心臓のポンプ機能を司る心筋細胞の分裂や増殖をする能力を生後消失するという特性が大きな意味を持っています。急性心筋梗塞の後には骨髄幹細胞が心臓へ動員されることが知られており、動員された幹細胞の一部が心筋に分化することが明らかになっています。我々は本研究において、人工的(In Vitro)に心筋を再生させる為に様々なアプローチを検討致しました。骨髄幹細胞や胚性幹細胞から再生心筋細胞に分化する初期段階では歩調取り電位を持った洞結節型の活動電位が、後期段階では自ら拍動する事のない心室筋型の活動電位が得られることが報告されていますが、いかなるシグナルが心房筋や心室筋、あるいは洞房結節といった異なる機能の心筋細胞に特異的なイオンチャネルの発現に関わっているかは残念ながら今のところよくわかっていません。間葉系幹細胞に対して本研究では転写因子、Csx/Nkx2.5、GATA4、MEF2Cを強制発現させ興奮性(活動電位を出すことができる)と収縮性(アクチンとミオシンの滑り込みができる)を持った心筋細胞に極めて近い性質を有する細胞に分化誘導させることに成功しました。本研究で心筋細胞の有する興奮性膜機能を担うイオンチャネルの発現が上記3つの転写因子で調節されていることを初めて明らかにいたしました。