心ポンプ機能を有する3次元心筋細胞培養系の構築に関する基礎的研究

构建具有心泵功能的三维心肌细胞培养系统的基础研究

基本信息

批准号：
14780630
负责人：
馮忠剛
金额：
$ 2.5万
依托单位：
Yamagata University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は研究実施計画の通り、今年度までに終わった。今年度の研究成果は以下のように要約される。(1)応力バイオリアクタの改良:昨年度試作した応力バイオリアクタに更に電気刺激印加部を付加して、電気-応力-バイオリアクタを開発した。この装置によって、in vivo条件により近い培養環境が実現でき、胎児心筋細胞の拍動と外来印加応力との同期性の影響の検討や細胞の更なる分化成長などの研究が可能になるものと期待される。(2)3次元構造体の基礎強度に及ぼす応力印加の影響の検討:培養細胞を埋め込んだコラーゲンゲルシートを応力印加条件下に培養すると、その力学特性が著しく強化されることがわかった。また心筋細胞を埋め込んだゲルシートは線維芽細胞を埋め込んだそれよりもゲルの收縮レベルと強度が大きかったことから、開発中の3次元構造体が人工心臓弁膜の素材として使用できるものと考えられた。(3)3次元心筋細胞培養組織の拍動に及ぼす応力印加の影響の検討:昨年度コラーゲンゲルによる3次元構造の心筋細胞組織の構築方法を確立した。今年度これらの心筋組織を応力バイオリアクタ駆動下に培養して、培養組織の拍動に及ぼす応力印加の影響を調べた。その結果、応力印加した3次元構造の拍動時間がコントロール群より有意的に増加し、拍動力の増加傾向が示された。一方、3次元心筋細胞培養での、深部細胞まで栄養分などの灌流可能のため、灌流用微小管ネットワークの形成について多層構造法を提案し、予備的検討を行った。すなわちコラーゲンゲルシートの一面に心筋細胞を播種し、その反対面に内皮細胞と線維芽細胞を播種し、この様な細胞シートを幾つか重ねて3次元構造を構築したところ、より強い自発拍動が見られた。但し、微小管ネットワークの形成が有るか否かには更なる検討が必要であるとともに、3次元構造内の運搬流動の構築が不可欠であると考えられた。

根据研究实施计划，本研究已于本财年完成。现将今年的研究成果总结如下。 (1)应激生物反应器的改进：我们在去年原型的应激生物反应器的基础上增加了电刺激部分，开发了电应激生物反应器。预计该装置将能够实现更接近体内条件的培养环境，从而可以研究胎儿心肌细胞的搏动与外部施加的应激之间的同步性影响，并进行进一步分化和分化的研究。细胞的生长。 (2)考察应力施加对三维结构基本强度的影响：发现当嵌入培养细胞的胶原凝胶片在应力施加条件下培养时，其机械性能显着增强。此外，由于嵌入心肌细胞的凝胶片比嵌入成纤维细胞的凝胶片具有更大的凝胶收缩水平和强度，因此认为正在开发的三维结构可以用作人造心脏瓣膜的材料。 (3)检查应力施加对3D心肌细胞培养组织脉动的影响：去年，我们建立了一种使用胶原凝胶构建心肌细胞组织3D结构的方法。今年，这些心肌组织在应激生物反应器驱动下进行培养，并研究了应激施加对培养组织搏动的影响。结果，与对照组相比，施加应力的3D结构的脉动时间显着增加，表明脉动力有增加的趋势。另一方面，由于在3D心肌细胞培养中可以将营养物质灌注到深层细胞，因此我们提出了形成灌注微管网络的多层结构方法，并进行了初步研究。换句话说，当心肌细胞接种在胶原凝胶片的一侧，内皮细胞和成纤维细胞接种在另一侧，并且堆叠几个这样的细胞片以构建三维结构时，观察到更强的自发搏动。被看见了。然而，是否形成微管网络还需要进一步研究，并且认为在三维结构内构建传输流是至关重要的。

项目成果

期刊论文数量（2）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

ZG Feng, T Matsumoto, Y Nomura, T Nakamura: "3-Dimensioanl culture of cardiomyocytes in a new-developed electro-tensile-bioreactor"人工臓器(第41回日本人工臓器学会大会). 32. S71 (2003)

ZG Feng、T Matsumoto、Y Nomura、T Nakamura：“新型电拉伸生物反应器中心肌细胞的三维培养”人工器官（日本人工器官学会第 41 届年会）32.S71（2003 年）。）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

立石祐, 松本豊明, 馬上陽子, 松本貴之, 菊池幸絵, 馮忠剛, 中村孝夫: "異なる条件下における組織工学用支持体としてのコラーゲンゲルの機械的特性"第37回日本エム・イー学会東北支部大会論文集. 29 (2003)

Yu Tateishi、Toyoaki Matsumoto、Yoko Umagami、Takayuki Matsumoto、Yukie Kikuchi、Tadashi Feng、Takao Nakamura：“不同条件下胶原凝胶作为组织工程支持物的机械特性”第 37 届日本 MEE 学会东北分会会议记录 29（2003 年）。