劉莉 高等研究院物質－細胞統合システム拠点（iCeMS＝アイセムス）連携准教授（兼?工学研究科特定准教授）、李俊君 工学研究科特定研究員、南一成 大阪大学特任准教授、澤芳樹 同教授、陳勇 フランス?パリ高等師範学校教授らの研究グループは、新たに開発されたナノファイバー（直径1ナノ～数マイクロメートル程度の繊維状の構造体）材料を用いて、安全性と配向性（配列の方向がそろう性質）、3次元構造を持ったヒトiPS細胞由来の心筋細胞の組織構築に世界で初めて成功しました。このナノファイバー心筋組織片を使った新しい心筋再生治療法が期待されています。
本研究成果は、2017年10月27日午前1時に米国の科学誌「Stem Cell Reports」で公開されました。
研究者からのコメント
左から、刘连携准教授、李特定研究员、南特任准教授
近い将来、大型动物モデルへ适用するための技术改良を行いながら、有効性と安全性を确认し、このナノファイバー心筋组织片を重症心不全の治疗や创薬に広く応用することを目指します。また、颈笔厂细胞以外の干细胞や心筋以外の分化细胞についてもこのナノファイバー技术が応用できると考えており、多种の生体组织を构筑していくことで、幅広い组织工学への适用を目指し开発を进めていきます。
概要
生体内の心筋细胞は筋繊维が配列した3次元构造を有していますが、これまでの平面的な细胞培养法で得られた心筋细胞は配列构造を持たないものであったため、筋繊维构造や収缩力、电気生理学的性质について、実际の心臓と性质が异なることが课题でした。
本研究では、生体内の心臓组织の微小环境を模倣し人工的に心筋构造を再生するために、安全性の高い生体分解性素材である乳酸－グリコール酸共重合体（笔尝骋础）を用いて、心筋细胞培养に最适化した配向性ナノファイバーを开発しました。このナノファイバーとヒト颈笔厂细胞から作成した高纯度のヒト心筋细胞を组み合わせ、3次元组织培养を行うことで、実际の心臓组织に近い3次元多层构造と筋繊维の配列构造を伴った、ナノファイバー融合型の心筋组织片を构筑することに成功しました。従来の配列构造を持たない2次元単层の心筋细胞と比较して、このナノファイバー心筋组织片は各心筋関连遗伝子の発现レベル（β－惭贬颁など）の点で成熟度が高く、薬剤応答に関する电気生理学的な机能性に优れていることを示すデータが得られました。创薬分野や薬剤评価の新规手段としての応用が期待できます。
図：生体内の心臓组织の微小环境を模倣し人工的に心筋构造を再生するため、安全性の高い生体分解性素材を用いて、心筋细胞培养に最适化した配向性ナノファイバーを作成し、ヒト颈笔厂细胞から作成した高纯度のヒト心筋细胞と组み合わせ、実际の心臓组织に近い3次元多层构造と筋繊维の配列构造を持つ、ナノファイバー融合型の心筋组织片を构筑した。この心筋组织片をラット心筋梗塞モデルに移植した结果、厚みのある细胞组织の生着が认められ、同时に梗塞で低下した心机能の有意な改善が见られた。また、この心筋组织片は薬剤応答に関する电気生理学的な机能性に优れているため、今后创薬分野や薬剤评価の新规手段としての応用が期待される。
详しい研究内容について
书誌情报
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Junjun Li, Itsunari Minami, Motoko Shiozaki, Leqian Yu, Shin Yajima, Shigeru Miyagawa, Yuji Shiba, Nobuhiro Morone7, Satsuki Fukushima, Momoko Yoshioka, Sisi Li, Jing Qiao, Xin Li, Lin Wang, Hidetoshi Kotera, Norio Nakatsuji, Yoshiki Sawa, Yong Chen, Li Liu (2017). Human Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiac Tissue-like Constructs for Repairing the Infarcted Myocardium. Stem Cell Reports, 9(5), 1546-1559.
- 朝日新聞（10月27日 7面）、京都新聞（10月27日 27面）、産経新聞（10月27日 30面）、中日新聞（10月27日 28面）、日刊工業新聞（10月27日 23面）、日本経済新聞（10月27日 42面）、毎日新聞（10月27日 29面）、読売新聞（10月27日 37面）、日経産業新聞（10月27日 8面）に掲載およびNHK（10月27日）、朝日放送（10月27日）、関西テレビ（10月27日）、読売テレビ（10月27日）、KBS京都（10月27日）で放送されました。
