ヒトiPS細胞由来人工心臓組織における成熟化プロセスの理解と制御法の確立

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本研究ではiPS細胞由来人工心臓組織において、糖代謝から脂肪酸代謝への代謝スイッチ・流水刺激や電気刺激などの物理的刺激が組織成熟に対して促進的に働き、臨床応用に資する成熟レベルを達成しうるかどうかを、成熟化培養・組織成熟の評価および心疾患動物モデルを用いた検証を通して明らかにし、組織解析により成熟関連分子機構を同定することによりそのプロセスの制御法を見出す。本年度は以下の2項目において主に研究開発を行った。1. iPS細胞由来心臓組織の作製：3Dマイクロ心臓組織を構成する細胞として、心筋細胞・血管内皮細胞・血管壁細胞を既報の方法（Masumoto,Scientific Reports 2014）およびその修正によって誘導し、細胞組成の比率の最適化を行った。その後、我々の有する多層積層化シートおよびコラーゲンIなどのバイオマテリアルを用いた立体化について、代表的なiPSライン（201B6株）において作製プロトコルを最適化した。2. 代謝スイッチによる成熟化培養条件の特定：新生児脂肪酸組成（Yang, Stem Cell Reports 2020）およびペルオキシソーム増殖因子活性化核内受容体（PPAR）や、ホルモンの関与を示唆している報告（Hirose，Science 2019など）を参考に、各種化合物存在下で1.で作成したマイクロ心臓組織を培養し、パルミチン酸、オレイン酸、リノレン酸といった各種脂肪酸およびPPARA agonistを投与し、脂肪酸トランスポーターであるCD36の発現上昇による組織の成熟化を見出した。またその心臓組織の成熟化を、物理生物学的機能（電気刺激に対する応答性）、組織学的特性（蛍光免疫染色、組織免疫染色、電子顕微鏡観察）、生化学的特性（リアルタイム定量PCR解析）、および配向性により評価した。