In vitro evaluation system for cardiac contraction using human iPS cell-derived 3-D cardiac tissue

使用人 iPS 细胞衍生的 3-D 心脏组织进行心脏收缩的体外评估系统

• 批准号: 15F15418
• 负责人: 山下 潤
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-11-09 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15F15418/
• 关键词: 再生医学; 細胞・組織; 組織工学; 心臓; 循環器・高血圧; ヒトiPS細胞; 組織構築; 心毒性; 力学的特性; 細胞・組織モデル

受入研究代表者等は、ゼラチンハイドロゲル微粒子（GHM)を細胞シート間に挿入することにより、15枚のシートを数時間以内で用手的に積層し、培養1週間後においても拍動を続ける厚さ1mmの肥厚した心臓組織を得ることに成功している（Matsuo, Sci Rep, 2015)。本研究では、この3次元的心臓組織形成技術を用いて、心臓の力学的特性・収縮力に及ぼす作用を評価する新しい実験系の構築を行う。特別研究員の有する３D組織培養の経験とノウハウを応用しながら、力学的測定が可能なレベルの強固な組織構築と収縮力測定法の開発を行う。また組織強度の増強及び力学的負荷による組織リモデリングや収縮力、組織強度を検討するため、新たに３D心臓組織への伸展刺激負荷を行う。１）ヒトiPS細胞由来心臓組織を用いた収縮力測定法の開発：ヒトiPS細胞由来心臓組織を用いて、その収縮力・力学特性の測定を可能とする。収縮力、弾性、張力等を画像解析装置、張力測定装置等を用いて測定する。２）３D心臓組織への伸展刺激負荷による組織リモデリング、収縮力、組織強度の検討これまでに作製した３D心臓組織に対して、伸展刺激負荷を加えることが可能となっている。伸展刺激による心臓組織の変化（細胞配向性や細胞構成、配置の変化、ECMの変化）や収縮力及び組織強度の変化を検討する。結果：ヒトiPS細胞由来心臓組織に対して細胞外マトリックスなどによるScaffoldの使用なしに伸展刺激を加えられるシステムを開発した。さらに電気刺激を加えることも可能とした。伸展と電気の同時刺激により、ヒトiPS細胞由来心臓組織内の細胞配列の変化及び心筋細胞の成熟化が誘導されることを見いだしている。１）２）に関して基本技術及び新規技術の開発に成功し、心臓組織変化も検出しており、研究はほぼ順調に進捗した。

The study participants were successful in obtaining 15 GHM particles by hand within a few days of cell culture and 1 week after culture (Matsuo, Sci Rep, 2015). In this study, the application of three-dimensional heart tissue formation technology, the mechanical characteristics, compression force and interaction of heart tissue were evaluated, and the construction of new heart tissue system was carried out Special researcher has developed 3D tissue culture, mechanical measurement, tissue architecture and contractility measurement. Tissue strength enhancement and mechanical loading, tissue contraction, tissue strength enhancement, and 3D cardiac tissue extension stimulation loading 1) Development of contractile force measurement method for iPS cell-derived cardiac tissue: measurement of contractile force and mechanical properties of iPS cell-derived cardiac tissue Image analyzer, tension measuring device, etc. are used to measure contraction force, elasticity, tension, etc. 2) The study of tissue relaxation, contraction force and tissue strength under the stress of stretching of 3D cardiac tissue may be carried out under the control of 3D cardiac tissue. Changes in cardiac tissue (cell alignment, cell composition, configuration, ECM), contractility, and tissue strength due to extensional stimulation are discussed. Results: iPS cells were developed from cardiac tissue to extracellular Scaffold and from stretch stimulation. The electric stimulation is added. Stretching and electrical stimulation of iPS cells resulted in cell alignment and maturation of cardiac muscle cells. 1) 2) The development of basic technology and new regulation technology is successful, and the development of psychological organization and research is progressing in sequence.

项目成果

10年後の循環器領域における再生医療

10年后心血管领域的再生医学

• 发表时间: 2017
• 作者: 山下潤;山下潤;山下潤
• 通讯作者: 山下潤

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べーリンガーインゲルハイム株式会社(ドイツ)

勃林格殷格翰 (德国)

ヒトiPS細胞由来３D心臓組織による心臓再生の試み

尝试使用人类 iPS 细胞衍生的 3D 心脏组织进行心脏再生

• 发表时间: 2017
• 作者: 山下潤;山下潤
• 通讯作者: 山下潤

臨床応用へ動き出したiPS細胞による心臓再生治療ー心臓細胞多層体の実用化ー

利用iPS细胞的心脏再生疗法已开始应用于临床 -多层心脏细胞的实际应用-

• 发表时间: 2017
• 作者: Sato J;Kitagawa Y;Watanabe S;Asaka T;Ohga N;Hirata K;Shiga T;Satoh A;Tamaki N.;山下潤
• 通讯作者: 山下潤